Témata
Reklama

Překvapivé možnosti 3D tisku ve výrobě

12. 04. 2017

Zákazníci neustále hledají možnosti, jak zefektivnit, zrychlit a zlevnit proces výroby. Dnes již existuje mnoho konkrétních průmyslových aplikací, které dokazují efektivitu aditivní výroby a její pevné zakotvení v mnoha výrobních provozech. Znovu a znovu se přesvědčujeme, že v momentě, kdy se firma naučí správně využívat potenciál 3D tisku, může i s poměrně malou investicí (ceny kvalitních desktopových 3D tiskáren začínají zhruba na 50 tisících korun) dosáhnout výrazných změn k lepšímu. V některých případech je návratnost investice do 3D tisku dokonce v řádech dnů.

V modelářských dílnách a ve firmách, které často prototypují nebo vyvíjejí nové výrobky, má aditivní výroba již dlouholetou historii a vývoj nových výrobků bez 3D tisku je pro ně nepředstavitelný. Mluvíme zde například o funkčních výrobcích, tvarových a zástavbových prototypech, master modelech, modelech na ztracenou formu, plastových krytech elektrotechnických zařízení, zkrátka o všem, co má přímou tvarovou souvislost s vyráběným výrobkem.

Na druhou stranu, potenciální zákazníci, kteří pro výrobu svých produktů používají tradiční technologie, často narážejí na nedostupnost informací ke konkrétnímu využití 3D tisku a nevidí tak důvod hledat pro „novou technologii“ místo. Chybí dostatečné množství ukázek a případových studií – čím více je totiž případová studie zajímavější, tím více firmy nechtějí svá know-how prozrazovat a připravit se tak o konkurenční výhodu.

Reklama
Reklama
Reklama
3D tisk zakládacího lože paletky je výrazně rychlejší než tradiční postup

.

Výrobní přípravky – velký potenciál pro využití 3D tisku

Velký boom se právě odehrává v uplatnění tisku nejrůznějších výrobních přípravků: držáků, pomůcek, měřicích šablon, zakládacích čelistí, krytů atd. To jsou předměty, které nejsou na první pohled vidět, a přitom jsou velmi náročné na vlastní návrh, výrobu, množství, dodací termíny a zejména na náklady. Ukázkou efektivního využití 3D tisku je například tisk tvarových šablon – měrek pro výstupní kontrolu tvarových hadic do motoru. Každá taková měrka musela být předtím frézována do hliníku, umělého dřeva nebo jiného vhodného materiálu. V sortimentu tvarových hadic bývají stovky typů a na každou z nich se musí vyrobit měrka. Náklady na měrku vyrobenou 3D tiskem jsou desítky nebo stovky korun, což je samozřejmě výrazně nižší částka než u výroby frézováním.

Vytištěná zakládací paletka firmy Deimos s dvakrát menší hmotností

Jaké výhody získává konstruktér při použití 3D tisku u výrobních přípravků?

  1. Výrobky lze navrhnout, vytisknout, vyzkoušet a inovovat v rekordním čase. Konstruktér již pár hodin po návrhu drží svůj výrobek v ruce, může vyzkoušet jeho funkčnost a následně zapracovat do 3D modelu úpravy. Výsledkem je neuvěřitelné zrychlení inovačního procesu a vývoje finálního produktu (přípravku).
  2. Konstruktér má mnohem širší pole možností, co se týče tvaru výrobku. Nemusí se tolik ohlížet na to, z čeho je bude vyrábět (obrábět) a jestli má suroviny na skladě nebo kde je koupí. Využitím 3D tisku má na cívce s tiskovou strunou celý „sklad materiálu“. Navíc se vytiskne jenom tolik materiálu, kolik výrobek spotřebuje.

Kvalita a vhodnost tištěných plastových dílů

Nabízí se otázka, jak je to s kvalitou tištěných plastových výrobků a těch vyrobených klasickou technologií. Klasické technologie pracují většinou s kovem, protože v případě přípravků vyráběných malosériově je to první a téměř jediná možnost. Jejich mechanická odolnost je tak mnohdy pro svůj účel využití předimenzovaná. Přitom se často jedná o dočasné přípravky pro výrobu časově omezené série. Je evidentní, že životnost výrobku z plastu bude kratší než z kovu. Ovšem 3D tištěný výrobek můžeme po opotřebování bez problému vytisknout znovu a vyměnit. Navíc se dnes již tisknou výrobky z velmi odolných technických materiálů typu PC-ABS, polykarbonátu nebo třeba nylonu. A pokud stále pevnost není dostačující, je možné sáhnout po plněných materiálech typu PA + sklo, nylon-karbon apod. Pro zajímavost, teplotní odolnost plastových 3D výrobků může dosahovat až ke 300 °C.

V případě tvaru platí jednoduché pravidlo; čím je tvar přípravku složitější (a bylo by tedy na jeho výrobu nutné hodně obrábění), tím je výrobek vhodnější pro 3D tisk. Jednoduché výrobky, vyráběné z plošných nebo tyčových materiálů s minimem obrábění, zůstávají doménou tradiční výroby.

U známého českého výrobce nářadí používají 3D tisk pro vývoj nového nářadí a boxů.

Příklad z praxe

Konkrétní ukázkou efektivního využití 3D tisku ve výrobě je například aplikace firmy Deimos, která se specializuje na automatizaci ve výrobě. Pro svého klienta vyvinula a dodala částečně robotizované pracoviště, kde dochází k lepení dvou tvarově složitých částí spojleru automobilu. V rámci této zakázky bylo nutné vyrobit desítky zakládacích paletek, se kterými celý den manipuluje operátor výroby. Původně navržené tvarové lože a čelisti upínek měly být frézované z hliníku. Hmotnost paletky 16 kg se ukázala jako příliš vysoká a firma přestoupila z klasické technologie na 3D tisk. Výsledkem byla úspora 8 kg na každé paletce a dvojnásobné zrychlení výrobního procesu. Milým překvapením nakonec byla i cena, která ale v tomto případě nebyla důvodem pro změnu.

Pro orientaci v oblasti 3D tisku

Jak se tedy zorientovat v dnešních možnostech 3D tisku a zjistit, jestli je vaše firma vhodným kandidátem na jeho využití? Dobrým startem může být školení 3D tisku pro konstruktéry, kde se technici za půl dne seznámí s technologiemi, materiály, povrchovými úpravami a zásadami navrhování. Následně jsou schopni vytipovat ty přípravky, pro které by 3D tisk byl vhodnou volbou, nebo navrhnout zcela nové, optimalizované pro 3D tisk. Důležité je i to, že i když 3D tiskárnu firma sama nevlastní, jsou konstruktéři alespoň schopni vytvořit správné poptávky pro 3D tisk na zakázku.

3Dwiser

lucie.perinova@moveup.cz

www.3dwiser.com

Reklama
Vydání #4
Kód článku: 170451
Datum: 12. 04. 2017
Rubrika: Monotematická příloha / Moderní výrobní technologie
Autor:
Firmy
Související články
Plně elektrický vstřikovací stroj

Nová řada strojů PX od firmy KraussMaffei představuje nový standard pro plně elektrické vstřikovací stroje. Tato nová řada kombinuje výhody plně elektrického vstřikovacího stroje s maximální modularitou. Provozovatelé strojů těží z vysoké přesnosti, produktivity a flexibility ve všech fázích výroby.

Automatická optimalizace plastového výrobku, formy a vstřikovacího procesu

Virtuální a reálná optimalizace procesu vstřikování plastů Varimos (Virtual And Real Injection Moulding Optimisation System) je expertní systém německé firmy Simcon GmbH. Sestává ze dvou základních částí – virtuální a reálné.

Technologie DMLS - 3D tisk kovů

Moderní technologie vyrábějící 3D objekty přímo z 3D CAD modelů zažívají v posledních letech obrovský rozmach, který svědčí o tom, že se podařilo výrobcům 3D tiskáren dosáhnout kvality a efektivity procesů tak vysoké, že dnes již směle konkurují dlouhodobě zavedeným konvenčním výrobním postupům a mnohdy je dokonce předstihují. Uvedená skutečnost platí dvojnásob pro 3D tisk kovů, který je široce uplatňován v rozmanitých oborech výroby od průmyslu až po zdravotnictví.

Související články
Unikátní technologie pomohou výrobě komponentů vstřikovacích lisů

Společnost Engel strojírenská byla založena v roce 2000 a jejím úkolem se stala výroba komponentů pro výrobní závody společnosti Engel v Rakousku. Výroba byla zprvu situována v prostorách firmy Jihostroj Velešín. V roce 2008 byl v Kaplici otevřen nový moderní závod, který se v rámci holdingu stal kompetenčním centrem pro elektromontáž a zpracování plechů.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
České struny do 3D tiskáren

Provoz Plasty Mladeč Zemědělského družstva Haňovice se zabývá výrobou plastových technických profilů a také tiskových strun do 3D tiskáren světového formátu. Provoz PM byl založen již v roce 1992, ale s výrobou tiskových strun začal v roce 2013. Kromě tiskové struny se zabývá výrobou dalších plastových technických profilů, trubek, trubiček a jiných výrobků.

Automatisiertes Entpack-/Entpulverungssystem für additiv hergestellte Lasersinterbauteile

Zur Entwicklung technologischer Grundlagen für ein automatisiertes Entpack-/Entpulverungssystem für additiv hergestellte Lasersinterbauteile werden die Peripherieprozesse des selektiven Laserstrahlschmelzens optimiert.

Aditivní výroba míří k sériové výrobě

Aditivní výroba je na vzestupu s celosvětovými prodejním navýšeným o zhruba 30 % v roce 2016 na více než sedm miliard dolarů. Jedním z průkopníků oboru je firma Concept Laser z Lichtenfelsu v Německu. Společnost pokračuje v pozici lídra realizací své vize "Aditivní výroba - továrna zítřka".

Kompletní řešení při výrobě plastových dílů

Kvalita plastového výlisku je závislá na celé řadě faktorů – od přesnosti vstřikovací formy přes teplotu vstřikovaného plastu, čistotu formy a vstřikovacího zařízení při změně barvy či materiálu až po například viditelnost místa vtoku. Bývá řešena zejména s ohledem na zdravotnické či potravinářské požadavky. Technologie vstřikování plastů je velmi komplexní obor, kdy se na výsledku podílejí celé týmy. Samotný návrh formy se všemi potřebnými komponenty, tak aby výsledkem byl přesný výlisek, je doslova fundamentální pro konečný zisk.

O plastech v kontrastech

Plasty jsou nedílnou součástí novodobé společnosti, výrazně se podílejí na technickém rozvoji, zlepšování kvality života i zdraví lidstva. Vyznačují se unikátní kombinací materiálových vlastností, od kovů se výrazně odlišují, ale v něčem jsou si vzájemně podobné. Chemická podstata plastů však vyvolává ve společnosti i kontroverzní reakce na jejich použití.

Dva stroje pro aditivní výrobu kovových dílů

Aditivní technologie sice ještě trochu nesměle, ale přesto nezadržitelně pronikají do oblasti průmyslových aplikací. V tomto směru má velký potenciál mimo jiné 3D tisk kovových dílů. Nasvědčují tomu skutečnosti, že na průmyslových veletrzích a výstavách se již pravidelně setkáváme se stroji určenými pro aditivní výrobu kovových součástí a že je do svého portfolia zařazují i významné firmy zabývající se výrobou strojů pro kovoobrábění.

Hledání příležitostí pro aditivní výrobu

Přestože aditivní výroba našla teprve svá první aplikační využití, očekává se její výrazný rozvoj. Jen v letošním roce by mělo být prodáno o 30 % více strojů pro tento druh výroby než v loňském roce, s obratem přesahujícím sedm miliard dolarů. Ovšem existuje zde řada bílých míst – jak z pohledu možných průmyslových aplikací, tak samotné technologie.

Automatické odělování zbytkového prášku u aditivně vyráběných dílů

Vývoj technologie automatického systému pro oddělování zbytkového prášku aditivně vyráběných dílů technologií SLS byl námětem úkolu, který byl řešen na pracovišti Fraunhoferova institutu obráběcí a tvářecí techniky (IWU) v Žitavě.

Integrovaná aditivní výroba

Společnost WFL Millturn Technologies zahájila intenzivní vývoj aditivní výroby již před více než rokem. Novou variantu laseru pro stroj M80 Millturn/3000 mm představila na Technologickém setkání v Linci. Tento vývoj přidává zcela novou kapitolu k historii komplexního obrábění.

V centru evropské formařiny

Ve dnech 30. května až 2. června 2017 se na novém výstavišti ve Stuttgartu uskuteční specializovaný veletrh Moulding Expo, zaměřený na konstrukci nástrojů, texturování a výrobu forem.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit