Témata
Reklama

Aplikace technologií Rapid Prototyping

Opět se po několika měsících vracíme k technologiím Rapid Prototyping (RP), které, jak je již dostatečně známo, transformují 3D data v reálný, fyzický model.

Vzhledem k tomu, že se v poslední době vliv těchto technologií zvětšuje a jednotlivé technologie nacházejí specifické uplatnění při vývoji nových plastových i kovových dílů, rozhodli jsme se některé novinky a poznatky prezentovat v následujícím textu.
Podstata a volba RP technologie
Podstatou většiny RP technologií je opakované nanášení úzké vrstvy materiálu s mezivytvrzováním těchto vrstev působením UV paprsku. Opakováním tohoto procesu dochází k vytváření prostorového 3D modelu, který může být vytvořen podle typu použité technologie z pryskyřice, z termoplastu, nebo třeba i z kovu. Z tohoto hlediska je zřejmé, že výsledné použití modelu je již od počátku výroby směrodatným hlediskem pro volbu RP technologie. V současné prototypové výrobě je možné vysledovat několik trendů, které ovlivňují již zmíněnou volbu.
Reklama
Reklama
Reklama

Stereolitografie (SLA)

V případě požadavku technicky dokonalého a přesného plastového prototypu se nejčastěji používá technologie zvaná stereolitografie, kterou jsme již představili v dříve otištěných článcích. Zaručuje poměrně rychlý způsob převodu 3D dat a přípravu master modelu pro následné použití. Model připravený touto technologií většinou slouží pouze jako prostředek pro výrobu nástroje či formy. Je to díky použitému materiálu modelu (epoxidová pryskyřice), který umožňuje širokou škálu dokončení povrchu modelu (od jemného broušení přes pískování až k dokonalému vyleštění). Mezivýsledkem je tedy řádně ošetřený model, a to podle finálního požadavku na plastový díl. Takto připravený model slouží pro výrobu silikonové formy pro požadavek až několika desítek kusů plastového dílu z polyuretanů, případně pro výrobu vstřikolisového nástroje pro několik stovek až tisíce kusů dílů z finálních sériových plastů (ABS, PA, POM). Důvodem požadavku na odpovídající povrch je následná reprodukce povrchu na formu, a tedy i na jednotlivé díly. Stereolitografie je v současné době na vrcholu RP technologií i z důvodu dosažení vysoké přesnosti při výrobě master modelu. Běžně se používá při sestavovaní tzv. "data-control-modelů", což například v automobilovém průmyslu představuje nejezdící prototyp, na jehož základě jsou připravovány již sériové nástroje a formy. Vzhledem k tomu, že pro tyto potřeby je nutné vyrobit několik kusů přesných plastových dílů na úrovni sériové produkce, je stereolitografie tou nejsprávnější volbou. Velké uplatnění též nachází v oblasti zástavbové kontroly dílů, kontroly spasování dílů pro sestavu a při designérských návrzích. Předností je reprodukovatelnost až několika desítek kusů polyuretanových odlitků, a tedy větší sériovost oproti následujícím technologiím.
Selective Laser Sintering (SLS)
Tato technologie umožňuje velmi podobným způsobem jako předchozí vyrábět modely, avšak jako výsledný materiál modelu je možné zvolit termoplast nebo kov. Nejčastěji se používá speciální práškový polyamid (bez i se skleněnou výplní), který se mechanickými vlastnostmi blíží sériově vstřikovanému polyamidu. Zde je možné vysledovat hlavní výhodu oproti stereolitografii, jejíž pryskyřičné modely neoplývají vysokými mechanickými vlastnostmi a vysokou teplotní odolností. Modely vytvořené SLS technologií tak nacházejí uplatnění při výrobě prototypu, který je určen pro zátěžové a napěťové zkoušky, tedy zkoušky za provozu, v případě automobilového průmyslu tzv. crash-testy. Vzhledem k velmi blízkým vlastnostem modelu je možné běžně simulovat chování plastu při normálním provozu, případně při extrémním provozu za vysokých a nízkých teplot.
Nevýhodou oproti stereolitografii je nižší dosažitelná přesnost s ohledem na tloušťku vrstvy. Ta se pohybuje v rozpětí od 0,15 do 0,20 mm a výsledná přesnost se pohybuje v těchto intencích. Vzhledem k většímu parametru tloušťky oproti stereolitografii vlastní stavba modelu zabírá kratší čas, na druhou stranu povrchové dokončení pro následné použití modelu je více pracnější a není možné dosáhnout tak kvalitního povrchu. SLS modely se používají v případě, kdy je potřeba ve velmi krátké době prezentovat několik plastových kusů s vlastnostmi na úrovni sériových plastů. Počty pohybující se nad 5 až 8 kusů se v důsledku větší finanční náročnosti nevyplatí a je lepší využít stereolitografie a následné produkce polyuretanových odlitků.
Fused Deposition Modeling (FDM)
Tato RP technologie se trochu odlišuje od dvou předchozích, a to systémem výroby modelu. Opět dochází k vrstvení modelu, ovšem model je tvořen aplikací materiálu ABS tryskou. Ta se pohybuje v osách X a Y, osa Z je tvořena pohybem celé platformy, na níž je model usazen. Výhodou této technologie jsou poměrně slušné mechanické vlastnosti a vysoká teplotní odolnost, na druhé straně tato technologie je náročnější po stránce povrchové úpravy modelu, má menší přesnost a vlastní stavba potřebuje delší čas. FDM technologie nachází velké uplatnění u mechanicky namáhaných dílů s kombinací teplotního zatížení. Její doménou je výroba jednoho zátěžového vzorku pro zkoušky a ověření funkčnosti. Na druhou stranu při požadavku více kusů je nevýhodná a finančně náročná. Většímu využití jako prostředku pro přípravu formy či nástroje zabraňuje náročnější způsob povrchové úpravy s ohledem na mechanické vlastnosti použitého materiálu ABS. Ten se blíží svými parametry k sériově vstřikovanému ABS.
Představili jsme si nejvíce exponované RP technologie a jejich výhody a nevýhody. Existují i další metody - netěší se sice takovému rozšíření, přesto stojí za to se o nich zmínit, což učiníme v příštím čísle v dokončení tohoto přehledu. V případě zájmu o získání podrobnějších informací či přímo při požadavku realizace RP modelů je možné se obrátit na pražskou firmu 3D Tech, spol. s r. o.
Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 10115
Datum: 31. 01. 2001
Rubrika: Trendy / Plasty
Autor:
Firmy
Související články
Synergie: klíč úspěchu

Na to, jak je mladý, už toho ve své profesi dokázal vskutku hodně. Už na začátku vysokoškolského studia začal podnikat v oblasti jachtingu, do čehož spadá například distribuce materiálů pro povrchové úpravy a poradenství. Dnes je Ing. Viktor Brejcha nejen spojován se společností Sea-Line, ale především je specialistou pro kompozitní materiály ve společnosti Siemens Mobility.

Úspěšný vývoj technologií pro zpracování termoplastových kompozitů

Konstruktéři tlačení požadavky na nižší hmotnost a lepší parametry svých konstrukcí stále více neváhají využít ve svých návrzích materiály, které byly dříve vyhrazeny pouze pro nejnáročnější high-tech aplikace. Díky tomu roste také poptávka po nenáročných výrobních technologií na výrobu konkrétního dílce z určitého materiálu.

Laserové řešení pro plastikářský průmysl

Konvenční technologie opracování plastů již v mnoha případech nevyhovuje požadavkům koncových uživatelů. Moderní lasery posouvají kvalitu výroby plastů na zcela novou úroveň. Lastic představuje implementaci nejmodernějších laserových technologií a ergonomického ovládání do jediného produktu, jenž je navržen tak, aby jeho aplikace do stávajících výrobních linek byla zcela bezproblémová.

Související články
První plnobarevná stolní 3D tiskárna

Společnost Mcor představila jako první na světě plnobarevnou stolní 3D tiskárnu Mcor ARKe a klade si za cíl dostat tuto 3D tiskárnu do každé kanceláře či učebny.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Plazmová povrchová úprava nanovlákených polymerních struktur

Technologie plazmových povrchových úprav spočívá v navázání funkčních skupin na povrch řetězce polymeru v plazmovém výboji. Jedná se převážně o hydroxylové skupiny. Nepolární charakter povrchu materiálu se tímto mění na polární, tedy hydrofobní povrch se stává hydrofilním či naopak. Tato technologie nachází stále širší uplatnění v různých průmyslových, ale i medicínských aplikacích.

Příprava pracovníků pro výrobu technologií vstřikování plastů

Následující příspěvek představuje jeden ze způsobů přípravy pracovníků ve firmách, jejichž hlavní pracovní náplní je technologie vstřikování plastů

Úloha 3D tisku při vývoji kompaktních stavebních strojů

O rapid prototypingu, respektive 3D tisku se v poslední době hodně mluví. Jaké je ale jeho skutečné praktické uplatnění? Na to jsem se zajel podívat do vývojového centra společnosti Doosan Bobcat Engineering v Dobříši.

Kompozity s přírodními vlákennými plnivy kokosu

Polymerní materiály a jejich kompozity patří k nejprogresivněji se rozvíjejícím materiálům. Mezi polymerní materiály s prudkým rozvojem patří aplikace přírodních vláken (NF) do syntetických matric.

Výrobní laserové technologie

Výrobní laserové technologie lze dělit mnoha způsoby-, podle použitého výkonu, délky pulzu nebo interakce s materiálem. Nejjednodušší způsob rozdělení laserových technologií je do tří skupin: dělení a odebírání materiálu, spojování materiálu a úprava povrchu materiálu. Vzhledem k rozmanitosti využití laseru není toto dělení zcela jednoznačné a existuje několik dalších technologií, které se nacházejí mezi těmito kategoriemi.

Princip laserového čištění a jeho možnosti

Laserové čištění patří mezi mladé technologie, jež nacházejí stále nové uplatnění nejen v průmyslu. Hlavním důvodem jsou nízké provozní náklady, ekologická šetrnost k životnímu prostředí a v neposlední řadě šetrnost k čištěnému materiálu oproti konvenčním metodám.

Výhody laserem kalených povrchů

Laserové kalení již není zdaleka výsadou pouze při zušlechtění forem. Díky dostupnosti a klesajícím cenám laserů (pořizovacím i provozním) je tato technologie stále častěji uplatňována také v tradičním strojírenství pro vhodné konstrukční materiály a strojní díly.

Nové technologie osvětlení vozidel

Získat zkušenosti s novými zdroji světla bylo cílem jednoletého projektu Ideag, do něhož se na konci roku 2017 pustila mladoboleslavská společnost EDAG Engineering CZ. Výsledný prototyp zadní lampy navržené pro model Škoda Superb ukazuje možnosti využití tří moderních technologií: elektroluminiscenční fólie, OLED panelu a COB LED destiček.

Výuka a výzkum aditivních technologií

Inovativní výrobní technologie nacházejí své místo také v technickém vzdělávání. Do svých osnov je dříve či později zakomponovaly všechny technické vysoké školy. Avšak pořízení nákladných technologií se neobejde bez podpory ze strany průmyslového výzkumu. Na Fakultě strojní ČVUT v Praze nyní disponují úplně novým zařízením M2 cusing pro výrobu dílů metodou DMLS německého výrobce Concept Laser, dnes působící pod značkou GE Additive. Stroj dodala společnost Misan a technologie slouží primárně pro výzkum v leteckém průmyslu.

Využití výrobků z recyklovaných plastů

Plastové odpady a jejich využití je v současné době velmi diskutovaným tématem. Očista naší země je velice důležitá, protože spousta plastového odpadu končí na skládkách a ve vodách oceánů. Proč tento odpad nezpracovat v rámci recyklace na smysluplné výrobky?

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