Chociaż sama idea druku 3D nie jest nowa, dopiero od kilku lat wykorzystuje się to rozwiązanie w szerszej, przemysłowej skali. Ze względu na ten stosunkowo krótki czas, technologie druku 3D wciąż są udoskonalane, a operatorzy drukarek stale muszą dopracowywać procesy.
W zależności od konkretnej technologii, druk 3D wiąże się z innymi wyzwaniami i ograniczeniami. Co ciekawe, wiele z nich da się jednak wyeliminować, stosując odpowiednie ustawienia drukarki i modyfikując projekt.
Jako eksperci z ponad 8000 zrealizowanymi projektami, opowiemy o swoich doświadczeniach i niedociągnięciach technologii druku 3D oraz metodach radzenia sobie z nimi.
Jakie problemy i ryzyka najczęściej występują w druku 3D?
W tym artykule skupimy się na wykorzystaniu druku 3D w produkcji i procesach przemysłowych. Na wstępie warto jednak wspomnieć o problemach z popularnymi drukarkami FDM, które wykorzystuje się głównie w prototypowaniu. Zanim do naszej firmy trafiła pierwsza w Polsce drukarka HP Multi Jet Fusion, którą obecnie wykorzystujemy we wszystkich projektach krótko i średnioseryjnych, mieliśmy duże doświadczenie w tej technologii.
Ze względu na takie kwestie, jak ograniczenia materiałowe, czy zbyt małe komory drukowania, często dochodziło do sytuacji, że np. drukowane warstwy się odklejały, materiał przestawał być podawany lub drukarka się zacinała. Ze względu na konieczność niezawodności i szybkiego dostarczania części, technologia ta zupełnie nie spełnia wymagań nowoczesnych przedsiębiorstw, które często produkują zgodnie z zasadą on-demand.
Odpowiedź nowoczesnych technologii na niedociągnięcia druku 3D
Problemy tego typu zostały jednak praktycznie całkowicie wyeliminowane w nowoczesnych, przemysłowej skali drukarkach 3D, takich jak HP MJF, które oparte są na zupełnie innej zasadzie działania i materiale. Nie znaczy to oczywiście, że są one całkowicie wolne od ryzyk, ale w przeciwieństwie do tych w FDM, znaczną część z nich może wyeliminować doświadczony operator drukarki.
Pomijając losowe wypadki, jak np. awaria prądu, zdecydowana większość problemów, które mogą spowodować nieudany wydruk, związana jest z rozkładem temperatury w komorze druku. Podczas druku w każdej z technologii – FDM, SLS czy MJF, wytwarza się wysoka temperatura i jest to zupełnie normalne. W niektórych przypadkach jednak, ze względu np. na długość lub grubość drukowanych elementów, mogą być przez to podatne na odkształcenia.
W jaki sposób zapobiega się wadom wydruku i usterkom w nowoczesnym druku 3D?
Zdecydowaną większość potencjalnych ryzyk da się wykryć na etapie projektowania wydruku oraz planowania wydruku w komorze drukarki. Jak już wspomnieliśmy, kluczowa jest temperatura w komorze. Oprogramowanie drukarki częściowo pomaga w rozplanowaniu przestrzeni komory, ale to od doświadczenia operatora zależy ostateczne ustalenie pozycji elementów. Od tego zależeć może sukces wydruku. Szczególną uwagę zwraca się na:
1. Masywne, grube elementy – zbyt duża grubość elementów może skutkować zwiększeniem temperatury poprzez nierówne chłodzenie i marszczenie ścianek. Ponadto, często tak grube ścianki nie są potrzebne i uszczuplając je zmniejszamy koszt projektu, zachowując wymaganą wytrzymałość.
2. Cienkie i długie elementy – takie kształty są szczególnie podatne na wygięcie na skutek wysokiej temperatury. Można je wyeliminować stosując odpowiednie położenie w komorze wydruku.
3. Cienki i gruby element obok – podobnie jak wyżej, zbyt bliskie położenie grubego elementu obok cienkiego może spowodować zbyt wysoką temperaturę.
4. Skomplikowane kształty – należy zwracać uwagę na wszelkie newralgiczne zgięcia i geometrie, mając na uwadze dalsze wykorzystanie elementu.
Należy zaznaczyć, że nie każdy projekt da się wykonać w druku 3D i to specjalista znający technologię powinien stwierdzić, czy jest to możliwe.
Jeśli jednak wydruk 3D jest możliwy, to doświadczenie operatora drukarki pozwala na wprowadzenie usprawnień, które udoskonalą projekt i zoptymalizują jego koszt. Przykładem takiego usprawnienia może być np. zastosowanie tzw. plastra miodu zamiast litego wypełnienia obudowy.
Inny przykład z konkretnego projektu dotyczy chwytaka, w którym istotne były płaszczyzny, a nie masywność części. Zasugerowaliśmy więc, żeby uszczuplić elementy, dzięki czemu zmniejszyliśmy koszt projektu, zachowując przy tym w zupełności wystarczającą wytrzymałość.
Skąd biorą się wady w projektach?
Na wstępie trzeba zaznaczyć, że projekt wcale nie musi być całkowicie nieprawidłowy czy niemożliwy do zrealizowania w druku 3D. Zdarza się, że trafiają do nas klienci z projektem, który wcześniej był przygotowany pod inną technologię 3D, a nawet obróbkę skrawaniem – np. frezowanie.
Ze względu na możliwości drukarek, takich jak MJF, często można takie projekty zmodyfikować, by zmniejszyć ich koszt lub np. z kilku części zrobić jedną, co tym bardziej pozwala obniżyć ostateczną wycenę. Mając doświadczenie w wielu technologiach, jesteśmy w stanie dostrzec takie możliwości i pomóc klientowi w znalezieniu najbardziej optymalnego rozwiązania.
W przypadku frezowania, sytuacja jest nieco inna. Projektant, myśląc o koszcie wykonania projektu, bierze pod uwagę godziny robocze frezarki i czas pracy operatora. Kwestie te zupełnie nie odgrywają roli w przypadku druku 3D. Zmieniając projekt pod druk 3D ma się więc znacznie większą swobodę i nie wykorzystuje się aż tyle materiału, dzięki czemu koszty są znacznie niższe.
Czy Twój projekt da się zrealizować w druku 3D?
Jako eksperci w technologii MJF, możemy pomóc Ci odpowiedzieć na to pytanie. Umów się z nami na konsultację, a wspólnie ustalimy, jak druk 3D może usprawnić procesy i zmniejszyć koszty w Twojej firmie.
Zachęcamy też do przeczytania o naszych wcześniejszych realizacjach dla firm z rozmaitych branż. Zobacz, jak druk 3D sprawdza się w realnych projektach.
