Drukarki 3D w przemyśle i biznesie

Coraz więcej przedsiębiorstw przemysłowych decyduje się na zakup profesjonalnej drukarki 3D w celu wykonywania prototypów lub gotowych części. Wprowadzenie do procesów produkcyjnych technologii przyrostowego wytwarzania, nazywanych zamiennie drukiem 3D, w wielu przypadkach decyduje o poprawie ekonomiki produkcji.

Drukarki 3D są to urządzenia pracujące w technologiach addytywnego wytwarzania. Oznacza to, że obiekty powstają w wyniku nakładania się na siebie wartsw. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod produkcyjnych, opartych o techniki ubytkowe, np. obróbkę skrawaniem, podczas procesu produkcji nie występują straty materiałowe.

Kolejnymi najważniejszymi zaletami drukarek 3D jest oszczędność czasowa i kosztowa. Części powstają w jednym procesie, który w zależności od gabarytów i wypełnienia modeli trwa od kilku do kilunastu godzin. Modele mogą być złożone z więcej niż jednej części, a mimo to otrzymujemy je w całości, dzięki czemu nie ma potrzeby łączenia poszczególnych elementów. Ograniczona ingerencja w części wpływa pozytywnie na ich trwałość i wytrzymałość, ponieważ zachowują stałą strukturę materiału. Dzięki wydrukom 3D projektanci mogą tworzyć modele o bardzo skomplikowanych kształtach, których wytworzenie klasycznymi metodami ubytkowymi byłoby niemożliwe. Druk 3D jest również doceniany za komfort produkcji wynikający z braku konieczności przezbrajania maszyny.

Różne technologie przeznaczone są do innych zastosowań – innego rodzaju drukarek 3D potrzebować będzie przemysł medyczny, architektoniczny, a jeszcze innego wojskowy.

Dobór drukarki 3D do konkretnego biznesu wymaga odpowiedniej wiedzy na temat produktów oraz dobrej znajomości technologii przyrostowego wytwarzania. Drukarki 3D różnią się od siebie ze względu na wiele czynników. Źródłem energii dostarczanej do strefy roboczej może być energia fotonów (laser), energia elektronów, energia cieplna, czy chemiczna. Materiał budulcowy spajany jest za pomocą lepiszcza, poprzez adhezję cząstek własnych lub pełne przetopienie. Przyrastanie materiału odbywa się punktowo, liniowo, albo powierzchniowo. Wydruk może być wykonany z tworzywa sztucznego, np. plastiku, z metalu, ceramiki, drewna lub wosku, a danego materiał konstrukcyjny występuje pod postacią cieczy, proszku lub innego ciała stałego. Co więcej, różnią się także wielkością obszaru roboczego, czy koniecznością stosowania podpór.

Fot.: Wydruk w technologii SLA (3D Systems)

Pierwszą z powstałych metod addytywnych była stereolitografia (SLA), wynaleziona w 1984 roku przez Charlesa Hulla, który swoją działalność technologiczną kontynuował w założonej przez siebie korporacji 3D Systems. Technologia ta wykorzystuje zjawisko fotopolimeryzacji. Poszczególne warstwy mieszaniny różnych składników (wypełniaczy, monomerów i fotoinicjatorów) utwardzane są za pomocą wiązki laserowej, która przesuwa się po powierzchni ciekłego fotopolimeru zgodnie z geometrią przekroju danego modelu. SLA pozwala na wytworzenie przedmiotu o wysokim stopniu złożoności geometrii oraz wysokiej jakości powierzchni. Ryzyko wystąpienia błędu jest niskie dzięki stabilnym warunkom procesu wytwarzania oraz nowoczesnym materiałom. Wadą tej technologii jest niska wytrzymałość mechaniczna wykonanych przedmiotów, dlatego z jej pomocą wykonuje się głównie prototypy wizualne i koncepcyjne.

Technologia selektywnego spiekania laserowego, SLS, jest z kolei poświęcona wydrukom z proszku poliamidowego. Materiał ten decyduje o twardości i wysokiej wytrzymałości mechanicznej. W formie kauczukopodobnej jest odporny także na rozdarcie i rozerwanie. Sprawdza się dla potrzeb obuwnictwa, sprzętu sportowego, uszczelek, węży gumowych, obudów i nie tylko. Wysokiej jakości modele termoplastyczne stosowane są również do budowy funkcjonalnych prototypów w branży lotnictwa i kosmonautyki, medycynie, wzornictwie przemysłowym.

Fot.: Wydruk w technologii DMLS (3D Systems)

Dzięki drukowi 3D części metalowe i ceramiczne można otrzymać na dwa sposoby. Pierwszym i najprostszym będzie bezpośrednia produkcja ze złota, srebra, stali czy tytanu występujących w postaci proszku, przy użyciu technologii direct metal laser sintering, DMLS (DMP). Drugi to wykonanie plastikowej formy odlewniczej na potrzeby ostatecznego produktu za pomocą technologii takich jak multi-jet printing, MJP, metodą odlewania traconego wosku.

Spośród profesjonalnych drukarek 3D najbardziej popularne w Polsce są te drukujące w kolorze, czyli w technologii CJP, color jet printing. Materiał proszkowy zespalany jest za pomocą specjalnego, kolorowego spoiwa. Elementem dozującym ciecz jest głowica wykorzystywana na co dzień w standardowych drukarkach atramentowych. Proces nakładania i zespajania poszczególnych warstw jest powtarzany do momentu ukończenia budowy całego modelu. Technologia ta charakteryzuje się uniwersalnością zastosowań. Kolorowe drukarki 3D z powodzeniem sprawdzają się przy tworzeniu modeli architektonicznych, dizajnerskich, medycznych, edukacyjnych, odlewniczych, inżynieryjnych, rozrywkowych a także wielu innych. Tworzone modele drukowane są bez jakichkolwiek elementów podporowych, dlatego proces ich oczyszczania jest szybki i nieskomplikowany. Obecna generacja urządzeń jest przystosowana do pracy w standardowych warunkach biurowych. Operator po przebytym kilkugodzinnym szkoleniu jest w pełni przygotowany do swobodnego korzystania z możliwości drukarki 3D tak jak każdego innego, standardowego wyposażenia biurowego.

Zaopatrzenie w drukarki 3D i usługi związane z drukiem

3D Systems jest pionierem i światowym liderem branży druku 3D. Specjalizuje się w dostarczaniu profesjonalnych i produkcyjnych drukarek 3D, skanerów 3D, urządzeń haptycznych, a także oprogramowań, rozwiązań edukacyjnych, medycznych i przemysłowych.

Autoryzowani sprzedawcy i przedstawiciele 3D Systems obecni są w wielu krajach Europy, także w Polsce. Zapraszamy więc serdecznie do zapoznania się z pełną ofertą drukarek 3D firmy 3D Systems na naszej stronie internetowej www.3DSystems.pl oraz do kontaktu z naszym biurem 3D Lab.

Źródło: 3D Lab s.c. Przedstawicielstwo 3D Systems w Polsce.