Z artykułu dowiesz się co możesz osiągnąć za pomocą najnowocześniejszych technologii, czyli druku 3D oraz termoformowania ciśnieniowego / próżniowego. Poznaj realne przykłady zastosowania, które możesz zaimplementować w swojej firmie. Połączenie różnych metod formowania materiałów wraz ze skanowaniem 3D znacząco poprawia jakość pracy w małych i dużych przedsiębiorstwach.
Czytaj dalej i poznaj rozwiązania dopasowane do twoich potrzeb.
Z artykułu dowiesz się
Jak wykorzystać druk 3D z tworzyw sztucznych w swojej firmie?
Na pewno zadajesz sobie teraz pytanie – „Druk 3D z tworzyw sztucznych, czyli co dokładnie?”
Już śpieszymy z odpowiedzią. Poprzez tworzywa sztuczne rozumie się wszystkie filamenty, w których składzie znajdują się materiały polimerowe. W tej grupie znajdują się takie tworzywa, jak np:
- ABS to jeden z najpopularniejszych filamentów. Akrylonitryl-butadieno-styren (ABS) jest jednym z pierwszych termoplastów wykorzystywanych w drukarkach typu FDM/FFF. Charakteryzuje go duża wytrzymałość, niewielka elastyczność oraz dobra wytrzymałość temperaturowa. Na rynku istnieją jego różnorodne modyfikacje, jak np wersja filamentu wzmacniana włóknami kevlarowymi.
- PA (Nylon), czyli poliamid. Jest to tworzywo konstrukcyjne, charakteryzujące się dużą odpornością na uderzenia oraz zdolnością do ciągłej pracy w temperaturze nawet do 120ºC (domieszkowane PA). Niski współczynnik tarcia pozwala na krótkotrwałe stosowanie w kontakcie z ruchomymi częściami.
- PET / PETG to tereftalan polietylenu, który może być modyfikowany glikolem. Właściwości ma zbliżone do ABS, ale praca z nim jest dużo łatwiejsza. Części drukowane za pomocą PET są nie tylko szeroko stosowane na etapie prototypowania podczas opracowywania produktu, ale również na późniejszych etapach testowania i montażu części. Części wydrukowane z PETG są z powodzeniem wykorzystywane podczas produkcji (z wykończeniem końcowym oraz bez).
- PLA (polilaktydy) to jedne z najpopularniejszych tworzyw, które dziś wykorzystują drukarki 3D. Wytrzymałe filamenty PLA pozwalają wytwarzać przedmioty użytkowe, narzędzia, wizualizacje oraz części zamienne do maszyn przemysłowych.
- PC, czyli poliwęglan, to materiał o bardzo wysokiej wytrzymałości mechanicznej i temperaturowej. Specjalna odmiana, czyli PC-FR może zmniejszyć intensywność pożaru lub spowolnić/zatrzymać rozprzestrzenianie się ognia dzięki swoim samogasnącym właściwościom. Spełnia on normy niepalności wymagane w kolejnictwie, może być również poddawany sterylizacji. PC nadaje się do wymagających zastosowań takich jak produkcja części w przemyśle samochodowym, maszynowym i lotniczym, jak również do produkcji kadłubów, kasków, zabawek, artykułów elektronicznych itp.
- TPU (poliuretan termoplastyczny) to kopolimer elastomerowy, składający się z naprzemiennie występujących bloków miękkich i twardych, które zapewniają jednocześnie twardość i elastyczność. Materiał ten jest idealny do zastosowań, w których elastyczność i trwałość są bardzo pożądane.
- Żywice fotopolimerowe stosowane są w drukarkach typu SLA / DLP / LED / LCD. Żywice mogą być oparte o akrylany uretanowe, co nadaje im większą elastyczność i niższą kruchość.
W jaki sposób możesz zaimplementować w swoim przedsiębiorstwie druk 3D z tworzyw sztucznych:
- W przemyśle lotniczm bardzo ważne jest zachowanie odpowiedniej wagi elementów wyposażenia. Dlatego druk 3D idealnie nadaje się do wytwarzania lekkich części. Wystarczy zaprojektować odpowiednie ażurowe wypełnienie, które nie tylko zapewnia odpowiednią wytrzymałość, ale również zmniejsza wagę całej konstrukcji.
- Niestandardowe elementy, które wymagają zaprojektowania konkretnego kształtu nie stanowią problemu dla użytkowników drukarek 3D. Takie zastosowanie metod przyrostowych wykorzystywane jest nie tylko w lotnictwie, ale również w przemyśle motoryzacyjnym.
- Jednak niestandardowe elementy to również spersonalizowane ortezy, protezy (również stomatologiczne), czy nawet wkładki ortopedyczne. W związku z tym praca z pacjentami staje się dużo łatwiejsza gdy branża medyczna i stomatologia wyposażone są w najnowocześniesze drukarki.
- Znaczącym etapem podczas projektowania produktów jest wizualizacja i prototypowanie. Druk 3D z materiałów polimerowych w łatwy sposób pozwala na przygotowanie takich modeli. Dzięki temu jednostki badawcze mogą uzyskać prototypy, specyficzne pojemniki na próbki, czy też testować określone materiały. Przygotowanie nawet najbardziej skomplikowanych kształtów próbek nie stanowi problemu z drukarką 3D.
- Jednak wizualizacja to również makiety budynków, pomieszczeń czy całych osiedli. Omawianie modyfikacji budowlanych jest dużo łatwiejsze, kiedy na spotkaniu zaprezentowany jest model 3D zaprojektowanego budynku. Dlatego coraz częściej druk 3D stosowany jest w architekturze i budownictwie.
- Projektanci i producenci wyposażenia mieszkaniowego prześcigają się w tworzeniu coraz bardziej fantazyjnych kształtów dekoracji czy mebli. Druk 3D jest najlepszą metodą aby uzyskać tego typu piękne, ale też funkcjonalne produkty.
- Przygotowywanie różnorodnych form i kształtek, czy to na próbki, czy produkty spożywcze jest dużo łatwiejsze z metodami przyrostowymi. Branża spożywcza doraz chętniej kreuje fantazyjne formy za pomocą druku 3D aby spełnić coraz ro większe oczekiwania klientów.
- Filtry, turbiny / wiatraki oraz obudowy to popularne produkty uzyskiwane z pomocą projektowania 3D. Tego typu części wykorzystywane są w lotnictwie, ale też przy produkcji komputerów PC i laptopów.
- Automatyka przemysłowa rozwija się coraz prężniej. Coraz bardziej znaczące staje się oszczędzanie na transporcie części i możliwość przygotowania ich w tym samym miejscu, co resztę elementów. Szybkie zaprojektowanie i wykonanie elementów maszyn, robotów, podajników, czujników ma więc kluczowe znaczenie podczas produkcji. Dodatkowo, dzięki drukowi 3D z materiałów elastycznych, nie stoi na przeszkodzie wykonanie również osłon ochronnych.
- Szkoły i centra edukacji stosują druk 3D aby przygotowywać materiały edukacyjne w sposób nowoczesny. Młodzież i młodsze dzieci dużo łatwiej zapamiętują, kiedy widzą dany przedmiot lub konstrukcję i mogą sobie wyobrazić działanie danego elementu.
- Różnego rodzaju fundacje używają już drukarek 3D aby tworzyć produkty dopasowane do osób niepełnosprawnych; jak np puzzle do nauki alfabetu Braille’a.
- Przygotowanie specyficznych uchwytów, łączeń czy rozdzielaczy kabli na miejscu, w biurze jest aktualnie łatwo osiągalne. Wystarczy zainwestować w drukarki 3D wykorzystujące tworzywa sztuczne. Takie rozwiązanie może być z powodzeniem zaimplementowane w przemyśle elektrycznym.
Co możesz osiągnąć za pomocą druku 3D z metalu?
Najpopularniejszy obecnie druk z metalu polega na wykorzystaniu technologi SLM, czyli selektywnego topienia laserowego proszków (ang. Selective Laser Melting). SLM stanowi jedną z podstawowych metod szybkiego prototypowania i należy do grupy tzw. PBF (ang. Powder Bed Fusion). Drukarki typu PBF mogą wykorzystywać nie tylko tworzywa sztuczne, ale też proszki stopów metali i ceramiki. Zasada działania polega na selektywnym spajaniu kolejnych warstw proszku za pomocą lasera. Wydruki charakteryzują się wyjątkowym poziomem szczegółowości.
Inne technologie druku 3D z metali, to:
- SLM – ang. Selective Laser Melting (z takimi odmianami jak: DMLS – ang. Direct Metal Laser Sintering oraz LPBF – ang. Laser Powder Bed Fusion). Ta technologia opiera się na nakładaniu cienkich warstw metalu, a następnie ów proszek stapiany jest za pomocą wiązki lasera. Na koniec wymagana jest jeszcze dodatkowa obróbka końcowa wydrukowanego elementu.
- EBM – ang. Electron Beam Melting. W tej metodzie warstwy stopy metali są kolejno spiekane z wykorzystaniem wiązki elektronów.
- Binder Jetting – stosowana jest tu głowica drukująca, która poprzez natryskiwanie ciekłego środka spajającego na następujące po sobie warstwy materiału, spaja wszystko w całość. Później, gotowe modele są spiekane w piecu. Ta technologia pozwala na produkcję bardzo dużej ilości części na raz, i to w szybkim czasie.
- BMD – ang. Bound Metal DepositionTM, czyli autorska technologia firmy Desktop Metal. To proces technologii addytywnej w którym metalowe elementy budowane są warstwowo poprzez wytłaczanie metalowych proszków z dodatkiem termoplastycznych polimerów. Materiał konstrukcyjny jest ogrzewany w głowicy do odpowiedniej temperatury a następnie wytłaczany na platformę drukowania, warstwowo kształtując pożądany element. Po wydrukowaniu, spoiwo woskowe jest usuwane z elementu poprzez jego wypłukiwanie. Następnie model jest spiekany w piecu w celu całkowitego usunięcia polimeru łączącego oraz zagęszczenie i połączenie cząsteczek metalu.
W czym druk 3D jest lepszy od standardowych metod obróbki metali, takich jak toczenie, bądź frezowanie CNC?
Po pierwsze – ograniczenia geometryczne. Nie wszystkie skomplikowane kształty można osiągnąć za pomocą standardowych metod. A nieosiągalne są modele puste w środku lub z ażurowym wypełnieniem. Druk 3D pozwala natomiast na zaprojektowanie prawie każdego kształtu. Dzięki temu nie ma problemu z uzyskiwaniem łączonych konstrukcji, elementów pustych w środku lub z niestandardowym wypełnieniem.
Po drugie – ekologia. Podczas obrabiania metali powstaje znacząca ilość odpadów. Ten problem został wyeliminowany drukarkach 3D. Drukowanie metali pozwala więc na ograniczenie kosztów produkcj oraz zaoszczędzenie na czasie i materiałach.
W związku z tym, druk 3D z metalu może być wykorzystywany w:
- Branży medycznej, do produkowania spersonalizowanych, specyficznych kształtów, np. implanty nóg i rąk. Ale również małe implanty stomatologiczne, których odpowiednio zaprojektowana struktura lepiej łączy się z kością. Popularne jest też stosowanie technolgii CAD/CAM w pracowniach protetycznych do produkcji różnorodnych protez stomatologicznych, koron, mostów etc.
- Bardzo różnorodne wykorzystanie druku 3D (zarówno z metalu, jak i tworzyw sztucznych) stosuje branża motoryzacyjna. Możliwe jest wykorzystanie drukarek praktycznie na każdym etapie produkcji. Od prototypowania, po wykonywanie kształtek, spersonalizowanych elementów, fantazyjnych kształtów, osłon, elementów karoserii i wyposażenia; elementów o zmniejszonej wadze, czy zwiększonej wytrzymałości. Dzięki drukowi 3D nie tylko producenci uzyskują element dokładnie taki, jaki oczekiwali otrzymać, ale również wpływa to na zmniejszenie kosztów produkcji, większą automatyzację i krótszy czas oczekiwania na dostawę.
- Takie same zalety jak dla motoryzacji, można wymienić w przypadku przemysłu lotniczego. Brak ograniczeń w projektowaniu kształtów ma wielkie znaczenie przy konstrukcji lekkich elementów, z ażurowym wypełnieniem lub specyficznych kształtów nie do osiągnięcia standardowymi metodami obróbki mechanicznej. Otwiera to dużo większe możliwości projektowania takich elementów jak np wiatraki/turbiny czy filtry.
- Największą zaletą technologii Binder Jetting jest przede wszystkim produkcja dużej ilości elementów, w krótkim czasie. Ma to ogromne znaczenie dla automatyki przemysłowej. Produkowanie wielu części w trakcie pracy jednego urządzenia znacznie ułatwia pracę. Zmniejszona ilość odpadów i umożliwienie standaryzacji znacząco wpływa na jakość produkcji. Dzięki drukarkom działającym w takiej technologii można drukować m.in. nowoczesne śruby i łączenia, gotowe konstrukcje ruchome i elementy już połączone, noże, sprzęt kuchenny, monety kolekcjonerskie, biżuterię, elementy designerskie, części maszyn i robotów, elementy elektroniki i nie tylko.
- Wykonanie części, elementów czy bardziej skomplikowanych konstrukcji to wielka zaleta również dla przemysłu obronnego. Produkcja metalowych elementów za pomocą druku 3D z metalu sprawia, że doprodukowanie wielu części nie zajmuje dużo czasu i możliwe jest wykonanie ich na miejscu, bez konieczności oczekiwania na transport. A wykorzystanie drukarek 3D umożliwia również prototypowanie i testowanie nowych części, elementów i urządzeń (np dronów).
- Części zamienne do nowszych pociągów są często szeroko dostępne. Jeśli chodzi o pociągi mające ponad 15 lat, sprawa jest znacznie bardziej skomplikowana. W większości przypadków takie części zamienne nie są już dostępne lub nie ma do nich narzędzi. Powoduje to, że koszt produkcji poszczególnych części jest bardzo wysoki i kompletnie nieopłacalny dla wszystkich zaangażowanych w ten proces. Rozwiązaniem jest wykorzystanie druku 3D w przemyśle kolejowym.
Do czego można wykorzystać termoformowanie?
Spośród setek przemysłowych procesów produkcyjnych i nowoczesnych tworzyw sztucznych, które zostały opracowane w ostatnich dekadach, termoformowanie wyróżnia się na tym tle. Jest to technologia umożliwiająca tworzenie wysokiej jakości elementów, części i form w ciągu kilku minut. Na rynku istnieją potężne urządzenia tego typu, produkujące setki elementów w jednej chwili lub elementy wielkogabarytowe. Jednak co w momencie, kiedy produkcja nie wymaga takiego nakładu lub niezbędne jest precyzyjne przetestowanie danego projektu, bez rozpoczynania całej produkcji? Tą niszę wypełniają biurowe termoformierki 3D ciśnieniowe i próżniowe.
Czym jest proces termoformowania? Termoformowanie (formowanie pod wpływem temperatury) to popularna nazwa przemysłowej metody produkcji, w której arkusz z tworzywa sztucznego podgrzewany jest do temperatury w której staje się elastyczny. Następnie jest on formowany poprzez odciśnięcie na szablonie (matrycy) i po ostygnięciu przycinany – ręcznie lub maszynowo. Uzyskuje się w ten sposób odwzorowanie odbitego kształtu w formie:
- Negatywu – odwzorowanie szablonu po zewnętrznej stronie;
- Pozytywu – odwzorowanie szablonu po wewnętrznej stronie.
Jednak nie tylko formowanie kształtów jest możliwe za pomocą termoformowania. Dużą zaletą jest również pokrywanie elementów folią ochronną lub transferową.
Do czego można wykorzystywać technolgię termoformowania?
- Najpopularniejsze sposoby wykorzystania tego typu technologii to projektowanie i produkcja opakowań jedno- i wielorazowych. Jest to więc doskonałe urządzenie dla przemysłu opakowaniowego i transportowego. A w połączeniu z drukiem 3D można projektować wiele niestandardowych rodzajów opakowań dla użytkowników indywidualnych lub rozpocząć produkcję masową.
- Produkowanie form i kształtek do powielania elementów. Formy można następnie wypełnić żywicą i stworzyć gadżety oraz elementy dekoracyjne (co będzie wspaniałym rozwiązaniem dla branży reklamowej) lub czekoladą, galaretką… i przygotowywać produkty spożywcze o fantazyjnych, zaprojektowanych własnoręcznie kształtach (rozwiązania dla przemysłu spożywczego).
- Materiały ukształtowane za pomocą temperatury z powodzeniem można zaimplementować również w przemyśle motoryzacyjnym, a w szczególności branży oświetleniowej. Lampy zewnętrzne i wewnętrzne, reflektory samochodowe, motocyklowe i rowerowe to tylko kilka z przykładów zastosowań. A dostępne na rynku materiały pozwalają na uzyskanie zupełnej przezroczystości, mlecznej poświaty lub kolorowych barw.
- Największe możliwości zastosowania prezentują się dla branży elektrycznej i instytucji badawczych. Poza wspominanym wyżej kreowaniem specyficznych opakowań, termoformowanie umożliwia również powlakanie elementów cienką warstwą folii ochronnych. Wykorzystać można też folie transferowe i pokryte warstwą kleju, umożliwiające tym samym na przenoszenie i stabilizację elektroniki oraz chipów mikroprzepływowych.
- Galerie, muzea i użytkownicy prywatni również mogą skorzystać na termoformowaniu. Nie tylko powlekanie warstwami ochronnymi będzie dużą zaletą, ale również wykonywanie odpowiednio dopasowanej obudowy. Dzięki temu można zachować żywotność elementów na dłużej.
Jeśli zainteresowała cię opisywana tematyka, ale nie jesteś pewien, który sprzęt spełni wszystkie twoje wymagania – skontaktuj się z nami. Pomożemy dobrać odpowiednie urządzenia, materiały oraz zapewnimy wszystkie niezbędne informacje i przeprowadzimy szkolenia abyś mógł zacząć pracę i rozwinąć swoją firmę.
Odwiedź też nasze stoisko na Warsaw Industry Week 2023 w dniach 24 – 26 października. Zarejestruj się już dziś i odbierz darmowy bilet. To wyjątkowa okazja aby przetestować nasz sprzęt i porozmawiać z nami o możliwościach wprowadzenia druku 3D i termoformowania do twojej firmy. Czekamy na ciebie na stoisku C3.19a na hali C.
Wybierz najlepsze rozwiązanie dla twojej firmy:
Musisz być Zalogowany aby napisać komentarz.