Spis treści:
Druk 3D na dobre zagościł w naszych domach, jednak jeszcze nie wszystkie przedsiębiorstwa zdają sobie sprawę z możliwości, jakie oferuje. Wyjaśnimy różnice w zastosowaniu różnych metod wytwarzania, dzięki czemu będziemy w stanie zauważyć faktyczne atuty technologii przyrostowych, a na końcu wybierzemy urządzenie idealne do wybranego zastosowania.
Jak druk 3D przyspiesza i optymalizuje pracę w Twojej firmie?
Zalety druku 3D nie dla wszystkich są oczywiste. Śmiało można powiedzieć, że duża część przedsiębiorców widzi w drukarkach 3D… zabawki. Zauważmy to na wstępie – jest to błędne stwierdzenie, ponieważ wdrożenie technologii przyrostowych pozwala nam na ogromne oszczędności. Z czego to wynika? Głównie z faktu, że w porównaniu do innych metod wytwarzania elementów z tworzywa sztucznego drukowanie przestrzenne jest po prostu względnie tanie. Oczywiście mówimy tutaj o produkcji niskoseryjnej. Aby zwizualizować oszczędność przy produkcji danego elementu, przyjrzyjmy się kosztom wydruku w stosunku do kosztów z wykorzystaniem formy wtryskowej.
Ceny nowoczesnych form wtryskowych zaczynają się od kilku tysięcy złotych. Jest to koszt podstawowy, a do tego musimy doliczyć koszt materiału, który będzie wtryskiwany. Druk 3D nie wymaga tworzenia zamówienia na formę wtryskową. Głównym kosztem jest filament, którego ceny zaczynają się od kilkudziesięciu złotych za szpulę. Oprócz kosztów, które ponosimy podczas zakupu formy wtryskowej, musimy liczyć się z czasem wykonania takiego zlecenia.
Oczekiwanie na stworzenie formy przez zewnętrzne firmy to najczęściej dwa lub trzy tygodnie, zaś czas oczekiwania na model wydrukowany przy pomocy drukarki 3D to najczęściej kilka godzin. W jednym i drugim przypadku otrzymujemy model wysokiej jakości i mamy możliwość wyboru materiału o pożądanych przez nas właściwościach. Projekty, które wymagają wydruku 3D modelu bez widocznego podziału na warstwy mogą skorzystać z technologii takich jak SLS (selektywne spiekanie laserowe proszków polimerowych, ang. Selective Laser Sintering) i SLA (stereolitografia, czyli utwardzanie żywicy światłem lasera, ang. stereolitography).
Maszyna Mammoth – naprawdę duże gabaryty.
Budowa prototypów urządzeń to nie jedyny sposób na wykorzystanie drukarek 3D w technologii FDM (ang. Fused Deposiotion Modeling). Drukarki niosą też możliwość samodzielnego tworzenia narzędzi czy rozwiązań ułatwiających i przyspieszających pracę firmy. Co może być przykładem takiego projektu? Na pewno różnego rodzaju stanowiska spersonalizowane do konkretnego działania pracownika. Warto zdecydować się także na tworzenie części zamiennych do innych urządzeń.
Przemysłowe materiały dla drukarki 3D
Wyjaśniliśmy wcześniej, dlaczego druk 3D może pomóc w optymalizacji niektórych procesów i pozwolić na niskokosztową produkcję prototypów oraz narzędzi do konkretnego projektu. Przyjrzyjmy się teraz temu, jak duży mamy wybór, jeśli mowa o rynku materiałów do drukowania 3D w technologii FDM.
Najpopularniejszy materiał wśród hobbystów to PLA. Nie jest to jednak materiał o dużej wytrzymałości, dlatego jako alternatywę w podobnym pułapie cenowym warto wybrać ABS – materiał o dużo większych możliwościach na prawie każdej płaszczyźnie. Gama materiałów dostępnych dla drukarek 3D jest oczywiście dużo większa. Z materiałów typowo technicznych można wyróżnić jeszcze PEEK, Nylon, CF-PC, PC, PA-CF czy PA6-GF30. Aby lepiej zapoznać się z materiałami, polecamy jeden z naszych artykułów.
Dzięki tak szerokiej dostępności materiału do druku technologia ta pozwala nam na wykonanie prawie dowolnego modelu bez utraty jakości, a dodatkowo nasz model może mieć parametry, które nie odbiegają znacznie pod względem wytrzymałości od jego odpowiednika w formie wtryskowej.
Drukarka 3D w branżach
Argumentem, który przemawia za wprowadzeniem drukarki 3D do swojej firmy, może być fakt, że zwyczajnie nie będziemy pierwsi. Unikniemy tym sposobem ryzyka, które często obarcza nowatorów. Możliwości drukowania są tak duże, że na kupno drukarki decydują się nawet firmy z branży medycznej czy stomatologicznej – mówimy tutaj o druku modeli protez i szybkiemu odzyskaniu zdrowia po doznaniu złamań i innych urazów.
W firmach zajmujących się architekturą i budownictwem urządzenia do druku 3D wykorzystuje się do wykonania makiet i wizualizacji konkretnych miejsc, co pozwala na lepsze porozumienie się z klientem. Branża wystroju wnętrz często pokazuje jak dużo zalet mają technologie druku 3D. Gdy firma chce wykorzystać niedostępne na rynku dekoracje, może zdecydować się wówczas na modele trójwymiarowe, które będą stanowiły idealny dodatek dopasowany do konkretnego pomieszczenia.
Produkcja modeli narządów czy części działającego silnika z pomocą drukarki 3D stanowią ciekawe rozwiązanie w branży edukacyjnej, dzięki czemu uczniowie i studenci mogą zdobywać wiedzę szybciej i efektywniej, a zróżnicowanie materiału w praktycznie dowolnych kolorach ułatwia naukę.
Branża motoryzacyjna również często znajduje zastosowanie dla drukarki 3D. Duże koncerny motoryzacyjne w celu zaoszczędzenia środków często decydują się na produkcję narzędzi oraz elementów do prototypów swoich pojazdów. Oprócz wykorzystania drukowania we własnych firmach możemy oferować usługi drukowania 3D dla zewnętrznych firm – to bardzo dochodowe i coraz chętniej wybierane rozwiązanie.
Drukowanie 3D jest niezwykle popularne i znajduje wiele zastosowań. Gdy już wiemy, że chcemy skorzystać z dobrodziejstw technologii druku 3D, powinniśmy wreszcie zastanowić się, jaka drukarka 3D będzie dla nas odpowiednia.
Jaka drukarka 3D do profesjonalnych zastosowań?
Odpowiedź na to pytanie nie jest tak oczywista, jak mogłoby się wydawać i często z powodu niewłaściwego urządzenia możemy zrazić się do druku 3D. Warto przemyśleć budżet, który możemy wygospodarować na wdrożenie druku 3D. Jeśli mamy do dyspozycji nie więcej niż 1000 zł, to raczej nie unikniemy zestawu do samodzielnego montażu. Jest to najtańszy sposób na druk 3D w naszej firmie, jednak przy wyborze urządzenia do druku 3D cena jest najczęściej wyznacznikiem tego, jaka jakość i niezawodność będzie nam oferowana przez cały okres korzystania z druku 3D. Części drukarek 3D to całe zestawy elementów elektronicznych i mechanicznych, które w zależności od metod produkcji, materiałów oraz testów końcowych znacząco różnią się ceną.
Jeśli mamy zamiar wydrukować kilka mało istotnych detali w ciągu miesiąca, a technologia drukowania przestrzennego ma być jedynie testem, to nic nie stoi na przeszkodzie, aby wdrożyć do naszej działalności drukowanie 3D przy pomocy budżetowego urządzenia. Jeśli jednak chcemy, aby każdy wydruk 3D przynosił realny zysk, to warto zwiększyć budżet i skierować oczy w stronę technologii polskich producentów takich jak Zortrax, Atmat czy Urbicum. Są to przykłady przemysłowych urządzeń, które wprowadzają drukowanie przestrzenne na wyższy poziom, a ich niezawodność, jakość, dostępna gama części zamiennych dla różnych technologii druku 3D, łatwość obsługi i działy techniczne, które służą pomocą w każdym przypadku sprawiają, że uruchomienie kilku drukarek w firmie to tylko formalność.
Zortrax M300 Plus
Urządzenie o powierzchni roboczej 300 x 300 x 300 mm z dodatkowym filtrem HEPA oraz szczelną komorą roboczą, które umożliwia druk 3D w technologii FFF/FDM . Zortrax M300 Plus rozgrzewa swoją dyszę do temperatury 290°C, a jej stół roboczy może osiągnąć temperaturę 105°C. Parametry te pozwalają nam na drukowanie 3D z przemysłowych materiałów takich jak ABS, ASA, ESD czy ULTRAT. Producent udostępnia gotowe profile materiałowe dla filamentów swojej produkcji, jednak system posiada również możliwość wprowadzenia własnych tworzyw do druku 3D. Dzięki zamkniętej komorze roboczej mamy pewność, że każdy wydruk 3D z materiału takiego jak ABS czy ASA będzie udany, a jego jakość będzie zaskakiwać bez zbędnej konfiguracji.
Urbicum DX
Urządzenie stworzone do zastosowań profesjonalnych, które umożliwia druk 3D precyzyjnych elementów w technologii FFF z nawet najbardziej wymagających materiałów. Urządzenie ze względu na swoją stabilność i możliwe prędkości druku polecane jest przy projektach, w których istotny jest czas, albo które zakładają tworzenie wydruków z tworzyw takich jak PEEK czy PC. Drukarka Urbicum DX umożliwia druk 3D w technologii FFF/FDM w wysokiej jakości o maksymalnych gabarytach 305 x 305 x 380 mm. Technologia systemów liniowych HIWIN sprawia, że każdy wydruk 3D ma gładkie krawędzie, a paski liniowe wyprodukowane przez firmę GATES zapewniają stabilność i możliwość długiej pracy bez dodatkowych czynności konserwacyjnych.
Główne elementy urządzenia, takie jak stół roboczy czy obudowa, zostały wykonane z aluminium. Firma Urbicum zastosowała system grzewczy, który pozwala na rozgrzanie głowicy do 400°C, a stołu roboczego do 140°C. Tworzywa, które umożliwiają nam tworzenie modeli przy pomocy drukarki Urbicum DX, to PLA, ABS, PETG, TPU, PC, PA, ESD, PP, HIPS, PVA i PEEK.
Atmat Signal Pro 500
Drukarka ta została wyposażona w dwie głowice drukujące oparte na systemie direct. Dzięki temu mamy możliwość wydrukowania modelu warstwa po warstwie z dwóch różnych filamentów lub stworzenia podpór z filamentu rozpuszczalnego w wodzie. Owe podpory sprawiają, że nowe warstwy nie są tworzone w powietrzu, a dodatkowo w środku drukarki możemy przechowywać materiały do druku, dzięki czemu unikniemy zakurzenia filamentu. Firma ATMAT zadbała o możliwości wydruku większych elementów w technologii FDM, pole robocze wynosi 300 x 300 x 500 mm.
Dysza urządzenia rozgrzewa się do 295°C, a maksymalna temperatura powierzchni roboczej to 140°C, oprócz tego możemy sterować temperaturą komory roboczej, rozgrzewa się ona do 40°C. Z pomocą Atmat Signal Pro 500 mamy możliwość wydruku z filamentów takich jak PLA, ABS, PETG, TPU, PC, PA, PP, ESD, HIPS czy też PVA. Technologia ekstruderów direct sprawia, że produkcja modeli jest niezwykle prosta, a materiały elastyczne drukuje się naprawdę łatwo. Urządzenie posiada filtry węglowe, które umożliwiają bezpieczne dla zdrowia drukowanie z ABS, ASA i innych materiałów, które generują szkodliwe opary. Dodatkowo Signal Pro 500 posiada szerokokątną kamerę do podglądu wydruku, system autokalibracji oraz interfejsy bezprzewodowe, z których pomocą możemy rozpoczynać wydruki będąc z dala od urządzenia.
W jaki filament powinniśmy się zaopatrzyć?
Kilka akapitów wcześniej wymieniliśmy materiały, które mogą być przydatne, gdy chcemy wdrożyć druk 3D w naszej firmie. Teraz warto omówić walory techniczne każdego z nich, aby wiedzieć, jak stworzyć wydruki o konkretnych właściwościach.
Wydruk z PLA będzie charakteryzował się łatwością druku oraz małą odpornością na uszkodzenia mechaniczne. ABS drukuje się nieco trudniej, ale modele wykazują się dużo wyższą odpornością na temperaturę, zginanie i kruszenie. PETG to materiał, który jest pośrednikiem pomiędzy PLA i ABS – wydruk 3D z tego materiału będzie bardziej wytrzymały mechanicznie i temperaturowo niż model z PLA, jednak druk 3D będzie dużo łatwiejszy niż w przypadku ABS-u.
TPU i FLEX to materiały elastyczne, podobne do gumy, a wydruk 3D z tych tworzyw będzie podatny na rozciąganie i odkształcenia. ASA jest materiałem dużo bardziej wytrzymałym od ABS-u, jest odporny na wszelkie warunki atmosferyczne. Istnieje jednak zasadnicze ograniczenie owego materiału, gdyż druk z ASA jest trudny i bez drukarki z zamkniętym polem roboczym może wystąpić problem z podwijaniem się materiału.
PP, czyli polipropylen, to przemysłowy materiał. Jest odporny na uszkodzenia mechaniczne, a druk 3D z jego użyciem jest prosty. HIPS to materiał bardzo podobny do do ABS-u, często stosowany jako materiał podporowy, ponieważ bardzo łatwo się rozpuszcza w limonie.
Materiałem, który może zwrócić naszą uwagę, gdy szukamy bardzo wytrzymałego tworzywa, jest nylon. Materiał ten jest niezwykle wytrzymały i odporny na wyginanie oraz nacisk, jednak należy pamiętać, że jest wysoce higroskopijny i warto go wysuszyć przed wykonaniem wydruku na przykład przy pomocy systemu suszenia filamentu Filadryer S1.
Wszystkie z opisywanych tworzyw dostępne są w ofercie sklepu Botland, a w razie jakichkolwiek wątpliwości nasz dział techniczny chętnie pomoże Wam w dobraniu materiału idealnego do najbardziej wyszukanych potrzeb.
Kilka słów podsumowania
Druk 3D jest niezwykle skutecznym sposobem na poprawę działalności firmy, a gama dostępnych materiałów jest tak duża, że każdy znajdzie coś dla siebie. Technologia druku 3D jest na tyle popularna, a źródeł informacji i pomocy nie brakuje – poradzi sobie z nią każdy początkujący, i nie ma w tym przesady. Najtrudniejszy pierwszy krok, dlatego możemy wykonać go wspólnie.
