Elementy konstrukcyjne, części maszyn, detale wykończeniowe – przez długi czas, wszystkie te wyroby powstawały z wykorzystaniem obróbki ubytkowej, takiej jak frezowanie czy toczenie.
Sytuacja zmieniła się diametralnie, w momencie, gdy na scenę wkroczyła technologia druku trójwymiarowego. Podejście do produkcji wykonało zwrot o 180 stopni – dosłownie i w przenośni. Dosłownie dlatego, że zamiast usuwać materiał w tworzywie wyjściowym, druk 3D ten materiał dodaje, budując element od zera. Niesie to ze sobą szereg korzyści i dodatkowych możliwości projektowych.
Właściciele firm produkcyjnych i zakłady przemysłowe błyskawicznie znalazły zastosowanie dla nowatorskiej technologii. Największą popularnością cieszy się on przy produkcji nisko i średnio wolumenowej. Wraz z pojawianiem się nowych drukarek 3D (np. MJF od HP) obszar wykorzystania poliamidowych elementów stale się poszerza.
Jakie są najciekawsze i najbardziej obiecujące zastosowania?
Gdy maszyny drukują inne maszyny
Nowoczesny druk 3D (np. MJF) gwarantuje solidną jakość wykonania, dużą swobodę projektową i krótkie terminy realizacji (przy niskich wolumenach). Doskonale więc sprawdza się, nie jako końcowy produkt, ale jako wyrób pośredniczący w produkcji (narzędzia, elementy maszyn itp.). Są to różnego rodzaju chwytaki i obejmy, złączki i nakładki, a także elementy do przyrządów pomiarowych i kontroli jakości.
Najlepiej to widać po branży automotive, która w największym stopniu sięga po części poliamidowe. Nie znajdziemy ich jednak w swoich samochodach. Pełnią one głównie funkcję prototypową i narzędziową, dlatego wymagana jest od nich wysoka wytrzymałość i trwałość, ale też duża precyzja wykonania.
Co ciekawe, pasjonaci starych aut wykorzystują druk 3D przy renowacji wiekowych gablot, do których nowe części nie są już praktycznie dostępne.
Pole doświadczalne
Tak jak w motoryzacji, tak i w wielu innych branżach, na porządku dziennym firmy sprawdzają różne rozwiązania. Problem pojawia się wtedy, gdy do wykonania elementu niezbędna jest forma wtryskowa, której koszt można liczyć w setkach tysięcy złotych. Taka astronomiczna cena ma sens dopiero przy masowej produkcji, dlatego mocno wiąże ręce konstruktorom, którzy chcą testować wersje prototypowe. To samo dotyczy potencjalnych modyfikacji wyrobu, które wychodzą na jaw, dopiero po uruchomieniu produkcji.
https://youtu.be/A8fHBkBJFnI
Przykładem może być nasza współpraca z producentem pasty do zębów. Na naszych drukarkach wytwarzaliśmy formy, w których transportowane były tubki. Robot, który przechwytywał te opakowania, często łamał je w procesie. Po krótkich konsultacjach, do konstrukcji dodaliśmy wzmocnienia, które poradziły sobie z problemem zbyt agresywnego uścisku robota. W przypadku formy wtryskowej taki manewr korygujący nie byłby możliwy. Druk 3D jest więc bezkonkurencyjny do podobnych zastosowań.
Każdy chce coś wydrukować
Za przykładem automotive poszło oczywiście wiele innych branż, w tym:
- Lotnictwo – „odchudzanie” konstrukcji z oczywistych, aerodynamicznych powodów ma tutaj szczególnie ważne znaczenie. Konstruktorzy wykorzystują druk 3D do modyfikacji elementów silnika, takich jak np. dysze paliwowe (druk z metalu), czy osłony silnika (ultralekkie i wytrzymałe na skrajne temperatury materiały kompozytowe CMC). Takie silniki zużywają mniej paliwa, emitują mniej CO2, a także są bardziej wydajne i ciche.
- Linie produkcyjne – tutaj zastosowań jest bardzo dużo, przede wszystkim jeśli chodzi o przyrządy do „trzymania” produktu końcowego, a więc wszelkiego rodzaju uchwyty, formy i szablony pomiarowe. Dzięki drukowi 3D takie elementy są dostępne „od ręki” i łatwo zmieniać ich geometrię (co daje większe pole do kreatywności dla firmowych inżynierów).
- Robotyka – podobnie jak przy liniach produkcyjnych, tak i tutaj inżynierowie wykonują skomplikowane elementy ramion robotycznych, a także szukają optymalnych rozwiązań przy pomocy poliamidowych prototypów.
- Medycyna – technologia 3D pozwala na produkcję mocno spersonalizowanych przyrządów medycznych, takich jak protezy czy ortezy. Lekarze mogą też używać modeli 3D do treningów przed faktyczną operacją.
Nie straszny żaden kształt
Za popularnością druku 3D przy pracach prototypowych stoją jego wyjątkowe możliwości – technika ta świetnie nadaje się do bardzo skomplikowanych geometrii. W przeciwieństwie do metod, które usuwają materiał, jego nakładanie, warstwa po warstwie, pozwala na uzyskanie praktycznie dowolnego kształtu. Najbardziej reprezentatywnym i działającym na wyobraźnie przykładem jest zwykła kula. Przy pomocy technik ubytkowych możemy wyprodukować idealną sferę. Przy pomocy technik naddatkowych możemy wyprodukować idealną sferę, która jest dodatkowo pusta w środku.
Tworzy się dzięki temu miejsce na zupełnie nowe podejście, już na etapie projektowym. Części, które chcemy powołać do życia, można znacznie „odchudzić” lub nadać im wyjątkową teksturę (np. stworzyć warstwy na wzór plastra miodu).
Obecne ograniczenia
Naturalną konsekwencją stosunkowo niskiej objętości produkcji, jest to, że technologii 3D obecnie nie wykorzystuje się do produktów „końcowych”. Jest to zwyczajnie nieopłacalne i techniki odlewnicze lub nawet te ubytkowe wygrywają pod względem finansowym przy bardzo dużych nakładach ilościowych. Nie ma co się temu dziwić, biorąc pod uwagę, że świadomość rynkowa o możliwościach druku 3D jest wciąż niewielka. Zmienia się to jednak w dużym tempie, dlatego widzimy stale rosnący popyt na drukowane części.
Przyszłość maluje się barwnie
Drukarki 3D, mimo niewielkiego stażu, zdążyły zaskarbić sobie uznanie w rozległym świecie szeroko rozumianego przemysłu. Nowe zastosowania najprawdopodobniej powstają z dnia na dzień, a galopujące wręcz tempo rozwoju nowych technologii (jak MJF, o czym pisaliśmy w tym artykule) stwarza tylko kolejne okazje do implementacji drukowania trójwymiarowego.
Możemy pokusić się o stwierdzenie, że w każdym zakładzie przemysłowym znajdzie się miejsce dla technologii 3D, która pozwoli zoptymalizować koszty i usprawnić produkcję. Wpisem taki jak ten, chcemy zachęcić naszych odbiorców i potencjalnych klientów, do szukania takich okazji w swoich firmach.
Poznaj naszą ofertę druku 3D dla przemysłu!
