Pierwszy na świecie system Binder Jetting zaprojektowany dla firmowych narzędziowni i firm usługowych – Desktop Metal Shop System, może drukować złożone części metalowe spełniające wymagania i standardy warsztatów maszynowych: wyjątkowa wydajność i najwyższa jakość druku przy zachowaniu wysokiego poziomu dostępności w trakcie całego procesu.
Technologia Binder Jetting będąca sercem Shop System oferuje szereg korzyści dla producentów, obejmujących zarówno innowacje w zakresie samego procesu produkcyjnego, jak i nowe możliwości produktowe.
Innowacje procesowe
Podobnie jak inne metody druku 3D, Binder Jetting nie wymaga tworzenia żadnego dodatkowego oprzyrządowania, co oznacza, że części mogą być produkowane szybciej i taniej niż w przypadku tradycyjnych procesów produkcyjnych. Ale w przeciwieństwie do starszych technologii druku 3D z metalu, takich jak DMLS, SLS, SLM i EBM, Binder Jetting pozwala na produkcję tych części w dużych ilościach. Gdy tylko ostateczny projekt zostanie zatwierdzony, można rozpocząć drukowanie, i nawet setki części mogą zostać wydrukowane w ciągu jednej nocy, zamiast czekać tygodniami najpierw na wykonanie dodatkowego oprzyrządowania, a dopiero potem na produkcję, co jest typowe dla metod tradycyjnych, takich jak MIM, odlewanie, kucie, wytłaczanie czy obróbka wielkoseryjna.
Ponieważ proces produkcji części nie jest związany z konkretnym oprzyrządowaniem, technologia Binder Jetting znacznie upraszcza proces zmiany projektu – wystarczy zaktualizować plik CAD i wysłać nowe projekty do drukarki. Ta zdolność do aktualizowania projektów w miarę potrzeb daje niespotykaną dotąd swobodę projektowania i pozwala na opracowywanie produktów o ulepszonej funkcjonalności oraz specjalistycznych rozwiązań, które można dokładnie dostosowywać do potrzeb użytkowników końcowych.
Ten bezprzyrządowy proces produkcji prowadzi do powstania bardzo elastycznego środowiska produkcyjnego, co często skutkuje zmniejszeniem potrzeb magazynowych i zapasów. Producenci po prostu drukują części szybko, wtedy kiedy ich potrzebują i nie muszą już przechowywać wcześniej przygotowanych narzędzi i przyrządów produkcyjnych (np. form) w nieskończoność, na wypadek gdyby okazały się kiedyś potrzebne. Zamiast tego mogą stworzyć „cyfrowe magazyny” do przechowywania plików z danymi i projektami części i wykorzystywać je do drukowania, kiedy są potrzebne.
Przykład innowacji procesowej: Biżuteria ozdobna
Złożone projekty i organiczne kształty występujące w biżuterii powodują, że do ich wykonania doskonale nadaje się druk 3D z metalu, ponieważ są one często bardzo trudne do wytworzenia tradycyjnymi metodami. Odlewanie metodą traconego wosku wymaga znacznych nakładów na wykonanie oprzyrządowania i form, a ich wykonanie dodatkowo ogranicza projektantów praktycznie do jednego wzoru już na wczesnym etapie prac. Gdy potrzebne są różne rozmiary (pierścionki, bransoletki, itp.), potrzebne jest nowe oprzyrządowanie dla każdego rozmiaru, co dramatycznie zwiększa koszty produkcji i logistyki.
Druk 3D z metalu doskonale rozwiązuje te trudności. Addytywna natura druku pozwala na wydajną i ekonomiczną produkcję złożonych geometrii. Drukowanie nie wymaga wykonania dodatkowego oprzyrządowania, co pozwala na łatwą produkcję różnych rozmiarów i wzorów; wystarczy zmodyfikować swój model CAD i niemal natychmiast rozpocząć drukowanie.
Dodatkowe zdobienia mogą wynieść produkty kosmetyczne czy modowe na wyższy poziom, wyróżniając je unikalnymi cechami, podkreślającymi markę i prestiż. Prezentowany na zdjęciu produkt zawiera kulkę zamkniętą wewnątrz ozdobnej kuli. Jest to projekt, który byłby niemożliwy do wykonania przy użyciu tradycyjnych technik produkcyjnych, ale który Shop System może wyprodukować z łatwością i do tego pozwala na masową produkcję tej ozdoby dzięki niskim kosztom produkcji na pojedynczy produkt i wysokiej wydajności.
Innowacje produktowe
Aby zapewnić wydajną i ekonomiczną produkcję części, tradycyjny projekt często zawiera ograniczenia mające na celu ułatwienie i przyspieszenie produkcji. Takie ograniczenia są konieczne dla metod subtrakcyjnych, takich jak obróbka skrawaniem czy metod wytwarzania opartych na użyciu dodatkowego oprzyrządowania, takich jak MIM i odlewanie.
Doskonałym przykładem ograniczeń, z jakimi boryka się tradycyjna produkcja, są części obrabiane. Chociaż projektanci mogą chcieć dodawać nowe opcje do swoich projektów, to takie działanie przekłada od razu na wydłużenie czasu obróbki i często powoduje znaczny wzrost kosztów. Inne tradycyjne metody produkcji – takie jak MIM, odlewanie czy kucie – napotykają na podobne trudności; nowe właściwości elementu oznaczają wzrost złożoności i kosztów wytworzenia potrzebnych narzędzi, a nawet mogą uniemożliwić produkcję. Ograniczając funkcjonalność danego elementu, producenci otrzymują projekty, które choć są łatwe w produkcji, to często wiążą się z utratą niektórych właściwości użytkowych.
W przeciwieństwie do powyższych, tradycyjnych metod wytwarzania, druk 3D jest procesem addytywnym, budującym części warstwa po warstwie. Pozwala to na uzyskanie wielu unikalnych cech – takich jak organiczne kształty, podcięcia, nieokrągłe otwory, skonsolidowane zespoły i lżejsze elementy, takie jak kratownice – których uzyskanie tradycyjnymi metodami jest niemożliwe lub nieuzasadnione ze względu na trudności produkcyjne i koszty.
Takie cechy mogą być bezproblemowo wprowadzane do części wytwarzanych metodą Binder Jetting i niejednokrotnie obniżają też koszty produkcji tych elementów. Na przykład zmniejszenie wagi oznacza usunięcie materiału, co zmniejsza jego zużycie a tym samym i koszty drukowania, jednak prawie zawsze zwiększa koszty tradycyjnie produkowanej części ze względu na zwiększoną liczbę cięć przy obróbce lub złożoność narzędzi przy MIM i odlewaniu.
Przykład innowacji produktowej: Uchwyt czujnika
Wymiary: 44 x 44 x 13 mm
Koszt/szt*: 7,86 USD
Sztuk/proces*: 251
Sztuk/tydzień:* 1766
Element z powyższego zdjęcia służy do utrzymywania czujników w miejscu podczas wykonywania ciągłych pomiarów obracającego się elementu. Utrzymanie jak najniższej masy było kluczowe dla tego komponentu, aby zapewnić, że nie doda on zbyt dużo dodatkowej masy do obracającego się silnika. Dzięki drukowaniu na Shop System, część ta mogła zostać zoptymalizowana przy użyciu sześciu cienkich kołnierzy, co znacznie zmniejszyło zarówno masę, jak i powierzchnię podstawy w porównaniu z komponentem wykonanym maszynowo. Dzięki drukowaniu, wypełnienia żyroidalne zostały zastosowane w całej części, co jeszcze bardziej zredukowało jej wagę przy zachowaniu sztywności i wytrzymałości. Szybkość i niski jednostkowy koszt wykonania na Shop System pozwalają na zoptymalizowaną konstrukcję, która może być produkowana w odpowiedniej ilości od razu dla końcowego zastosowania.
Produkcja addytywna umożliwia również konsolidację zespołów, łączenie wielu części w mniejszą liczbę wielofunkcyjnych zespołów. Tradycyjnie, zespoły te były tworzone z relatywnie prostych elementów, które mogą być produkowane znacznie wydajniej i taniej niż pojedyncza, złożona część. Te proste elementy są następnie łączone za pomocą spawania, śrub, nitów i innych łączników. Jako proces addytywny, Binder Jetting umożliwia łatwe połączenie wszystkich komponentów zespołu w jedną drukowaną część, której produkcja jest często bardziej opłacalna niż oddzielnych komponentów. Takie skonsolidowane zespoły mogą znacznie uprościć logistykę poprzez zmniejszenie liczby części w BOM, które muszą być pozyskiwane, magazynowane, montowane itp.
Przykład innowacji produktowej: Łącznik hydrauliczny
Wymiary: 70 x 53 x 31 mm
Koszt/szt*: 5,88 USD
Sztuk/proces*: 410
Sztuk/tydzień:* 3170
Ten łącznik ma zaprojektowaną skomplikowaną geometrię, a do tego posiada wewnętrzne kanały, co praktycznie wymaga wyprodukowania go jako zespołu wieloczęściowego, a nie pojedynczego elementu.
Drukowanie 3D ułatwiło jednak produkcję tego elementu jako pojedynczej części, a także zapewniło wyższą wydajność niż tradycyjnie produkowana alternatywa, przy jednoczesnym obniżeniu kosztów części i czasu produkcji.
Wiele innych rozwiązań – takich jak kratownice, projektowanie generatywne czy wewnętrzne kanały – które byłyby niemożliwe do stworzenia przy użyciu tradycyjnych metod produkcji, można z łatwością wydrukować w 3D. Ponieważ części są wytwarzane warstwa po warstwie, Binder Jetting ułatwia implementację takich rozwiązań w produkowanych częściach, pozwalając przenieść projekty na wyższy poziom i zwiększając ich wydajność (wytrzymałość, sztywność, szybkość chłodzenia, minimalizacja oddziaływania na środowisko), obniżając wagę i redukując koszty ich wytwarzania.
Chociaż od pewnego czasu możliwe było wprowadzenie tych rozwiązań do części drukowanych w systemach laserowego spiekania proszków, większość aplikacji była zbyt kosztowna, aby uzasadnić drukowanie w ilościach innych niż bardzo niskie. Wraz z pojawieniem się nowych systemów Binder Jetting oferujących nowe poziomy łatwości użycia i niższe koszty wytwarzania, takich jak Desktop Metal Shop System, możliwe jest teraz produkowanie tych części w większych ilościach przy niższych kosztach, co znacznie obniża poprzeczkę dla uzasadnienia drukowania 3D części metalowych. Po raz pierwszy możliwe jest też wejście na rynek masowy z metalowymi elementami drukowanymi 3D.
Binder Jetting to technologia posiadająca całą masę zalet. Świetne rezultaty daje zastosowanie jej w różnorodnych gałęziach przemysłu. Jeśli zastanawiasz się, czy sprawdzi się również w Twojej firmie – napisz do nas!
Musisz być Zalogowany aby napisać komentarz.