Page 40 - Inżynieria & Utrzymanie Ruchu III kwartał 20123

Raport: druk 3d dla przemysłu
desktopmożnaznaleźćzarównowobszarzedrukarekamator- skich, jak i drukarek przemysłowych, a swoją nazwę zawdzię- czają rozmiarom i ergonomii obsługi, która pozwala na wyko- rzystanie tych drukarek w warunkach biurowych.
Drukarnie amatorskie drukują głównie z materiałów PLA/PET-G (prostych w przedruku, ale też o dość ograni- czonym zastosowaniu ze względu na kruchość - PLA i niską wytrzymałość części na temperaturę). Mają otwarte komory robocze i używają podstawowych materiałów, które są łatwe w obróbce. Takie materiały jak PLA czy PET-G są stosunko- wo tanie i powszechnie dostępne, nie wymagają specjalnych warunków podczas druku, ale też mają ograniczone wła- ściwości mechaniczne, przez co nie nadają się do zastoso- wań przemysłowych. Druga grupa to drukarki typowo dla przemysłu - i tu mamy zarówno drukarki mieszczące się na biurku (desktop), jak i systemy przemysłowe o dużych gabarytach i często dodatkowych wymaganiach. Te drugie wymagają więcej miejsca, a czasem nawet dodatkowych wa- runków (takich jak wyciągi, III faza, uziemienie itp.). Z dru- giej strony, ze względu na technologię, reprezentują klasy: FDM / FFF (druk 3D z termoplastów w formie żyłki), SLA / DLP / UV LCD (druk 3D z żywic światłoutwardzalnych) oraz proszkowe - SLS (sproszkowane tworzywa sztuczne) i SLM / DMLS / PBF/ DMP (sproszkowane stopy metali) czy ADAM (druk z żyłki składającej się z proszku metalu i odpowiednich spoiw).
Podsumowując, drukarki amatorskie charakteryzują się otwartą komorą roboczą i prostą konstrukcją, wymagają- cą częstej kalibracji i ręcznego dostosowywania parametrów druku do materiału. Urządzenia tego typu przetwarzają pod- stawowe materiały nadające się do szybkiego prototypowa- nia. Przemysłowe drukarnie 3D - zarówno desktopowe, jak i wielkogabarytowe - posiadają zamkniętą komorę roboczą, która powinna być dodatkowo podgrzewana w kontrolo- wany sposób. Wyposażone są w rozwiązania technologiczne (np. serwonapędy, czujniki, systemy kalibracji) zapewniające powtarzalność produkcji i dokładność wymiarową. Maszyny tej klasy przetwarzają tworzywa konstrukcyjne i produkcyjne, które wymagają bardzo rygorystycznych parametrów procesu druku, takich jak wysoka temperatura.
Te różne klasy przemysłowych drukarek 3D zaspokajają potrzeby wielu branż i zastosowań, a każda z nich ma swoje mocne strony i ograniczenia. Wybór drukarki zależy od takich czynników jak pożądane materiały, precyzja, wielkość pro- dukcji i budżet.
3D PHOENIX
Druk 3D, często określany jako wytwarzanie addytywne, przechodzi przez decydujący etap w swoim ewolucyjnym rozwoju. Jego początki datowane są na lata siedemdziesiąte XX wieku, kiedy technologia ta była jeszcze w fazie laboratoryjnej. Wkrótce po tym etapie, druk 3D zdobył uznanie w sektorach badawczo-rozwojowych (R&D) i stał się nie- odłącznym narzędziem w procesie prototypowania.
W ciągu ostatnich kilku lat druk 3D przeszedł do trzeciej fazy, tj. do produkcji przemysłowej. Obecnie jest stosowany do wytwarzania krót- kich i średnich serii produktów, a także prototypów. Chociaż tempo rozwoju wytwarzania detali metodą addytywną nie dorównuje jeszcze technologii wtrysku, jesteśmy świadkami jego rosnącego zastosowania w produkcji masowej, zwłaszcza w przypadku drobniejszych elementów.
Jednym z głównych wyzwań druku 3D wciąż jest jakość powierzchni detali, która jest znacznie bardziej chropowata od detali wytworzonych technologią wtrysku. W technologii wytwarzania addytywnego detale są produkowane warstwowo, co prowadzi do widoczności linii warstw na powierzchni detalu. Owszem, można zmniejszyć grubość warstwy, ale wydłuża to proces produkcji. W kontekście technologii proszkowych, zmniejszenie grubości warstwy prowadzi do większego gromadzenia energii termicznej, co skutkuje większymi odkształceniami detali. Dla- tego w przemyśle decyzja o zmniejszeniu warstwy w celu poprawienia jakości powierzchni często nie jest zasadna.
Obecnie wchodzimy w nową erę rozwoju druku 3D. Trzecia faza sku- pia się na przyspieszeniu procesu druku i rozszerzeniu gamy dostępnych materiałów. Czwarta faza koncentruje się na technologiach obróbki dru- ku 3D, mając na celu umożliwienie wykorzystania drukowanych elemen- tów jako gotowych produktów.
Jeśli chodzi o technologie obróbki, wcześniejsze metody były ogra- niczone i często niewydajne. Obróbka roto wibracyjna posiadała liczne wady, takie jak nieregularne usuwanie materiału czy ograniczone miej- sca dostępu ścierniwa. Malowanie natryskowe również posiada swoje ograniczenia, takie jak zmiana wymiarów zewnętrznych detalu czy niska odporność na ścieranie.
W odpowiedzi na te wyzwania, faza 4 rozwoju druku 3D doprowa- dziła do powstania nowych technologii obróbki dedykowanych drukowi 3D. Jedną z nich jest technika PowerShot Surfacing, która polega na bombardowaniu detalu materiałem, z którego został stworzony, zacho- wując jednocześnie jego zewnętrzne wymiary. Ma to na celu wbijanie się w strukturę obiektu materiału tak aby uzupełnić niedobory w powierzch- ni. Technika ta ma swoje ograniczenia. Konieczność ekspozycji poszcze- gólnych elementów detalu na medium jest jednym z nich. Alternatywą jest trawienie chemiczne detali. Metoda VaporFuse Surfacing, wykorzy- stująca nieagresywną chemię, skutecznie wygładza detale, zachowując jednocześnie ich certy kacje między innymi kontakt z żywnością czy bio- kompatybilnosć. Proces ten jest efektywny nawet dla detali o skompli- kowanych strukturach dzięki ekspozycji na opary chemii trawiącej.
Inną nowatorską techniką jest ciśnieniowe barwienie zanurzeniowe druków (DM60), które polega na podgrzewaniu roztworu wody demi- neralizowanej z barwnikiem do 120°C a następnie wpychaniu pigmentu pod ciśnieniem w strukturę obiektu. Ta metoda ma przewagę nad tra- dycyjnym malowaniem natryskowym. Barwienie tą metodą jest równo- mierne, powtarzalne i wysoce wydajne. Co więcej pigment ciśnieniowo umieszczany w otwartej przez temperaturę porowatości materiału ma głębszą penetrację detalu co skutkuje wyższą odpornością na ścieranie.
38 III kwartał 2023
INŻYNIERIA & UTRZYMANIE RUCHU – www.utrzymanieruchu.pl
Źródło: 3D Phoenix