Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Dostupnější 3D tisk kovů
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.
Nomenklatura: 3D technologie

Dostupnější 3D tisk kovů

Aditivní výroba z kovových materiálů přináší do průmyslu řadu výhod - od tvarové svobody až po výrobu dosud nemyslitelných (a jinak nevyrobitelných) dílů i celých sestav. Dosud si drží pověst velmi nákladné a provozně složité technologie. Nové metody však chtějí přinést 3D tisk z kovů i týmům a firmám, které si jej dosud nemohly dovolit.

V současné nabídce aditivní výroby – tolik skloňované v rámci Průmyslu 4.0 – patří 3D tisk z kovů k technologické špičce. Odolné a překvapivě pevné 3D tištěné kompozity z nylonu se spojitou výztuží z karbonu sice dokážou v mnoha ohledech kovové díly nahradit, pro mnohé aplikace je však kov stále nenahraditelný. Třeba pro své výjimečné fyzikální vlastnosti i obrobitelnost tradičními postupy. Díky konzervativnímu přístupu v českém strojírenství jsou navíc mnohé slitiny považovány za základ, o kterém se nediskutuje.


Vlevo nahoře cívka s kovovým materiálem (bezpečně vázaným ve voskovém polymeru), vpravo s keramickým materiálem (čistě pro potřeby separační vrstvy). Nebezpečného kovového prášku všude po pracovišti se u této metody 3D tisku kovů bát nemusíte.

3D tisk z kovových prášků

Nejrozšířenější metodou 3D tisku kovů je dnes zpracování jemných kovových prášků, například tavením či sintrováním výkonnými lasery (metodami SLS, SLM aj.). Přináší řadu dříve nemyslitelných možností – například již zmíněnou tvarovou svobodu při navrhování, kterou konstruktéři obratem využívají při topologické optimalizaci dílů. Tyto technologie aditivní výroby však vyžadují mj. náročnou manipulaci s velmi drahými kovovými prášky, rizikovými z pohledu možné kontaminace pracoviště. Stejně tak je nutné počítat s výraznou investicí do technologie a nutného zázemí, běžně v řádu desítek milionů korun.


3D tiskárnu Markforged Metal X pro tisk z kovů novou metodou ADAM doplňuje čisticí stanice (vpravo) a sintrovací pec (vlevo) s přesným nastavením pro každý materiál.

„Chceme si tisknout sami a kdy chceme“

3D tisk kovů vlastními silami zůstával dlouho nedostupný pro mnohé menší týmy či podniky, které chtějí využít digitální výroby z 3D dat přímo ve svých lokálních provozech. Změnit to chce dlouho očekávaná novinka, která letos v zimě vstoupila i na český trh. Metoda ADAM americké společnosti Markforged kombinuje praxí nesčetněkrát ověřený způsob pokládání taveného materiálu ze strun na cívkách se sintrováním výtisku v peci, kde teprve získává pevnou kovovou strukturu.
V čem vůbec spočívá jedinečnost tohoto přístupu? 3D tiskárna Metal X nepracuje s volnými kovovými prášky, ale se strunami na cívkách, jak je známe už z 3D tisku termoplastů. Kovové plnivo – například nerezová či nástrojová ocel – je ve struně vázáno voskovými polymery. Výrobce již navíc připravuje další materiály, jako měď, titan, Inconel a specializované oceli.



Ukázkové výtisky metodou ADAM z nerezových ocelí 17-4 PH, resp. 316L. Výtisky není nutno odřezávat od podložky, povrchové úpravy (čistě volitelné) lze provádět tradičními postupy.

Požadovaný díl se nejprve po vrstvách vytiskne přímo z 3D dat. Následně se vymyje většina voskového nosiče a výtisk putuje do sintrovací pece. Za působení vysokých teplot vzniká mezi částicemi pevná kovová vazba, díl se kontrolovaně smršťuje, zůstává výtisk požadovaných rozměrů. Díky keramické separační vrstvě na podložce i dočasných podporách, které se souběžně tisknou z druhé cívky, není nutné díl od podkladu pracně odřezávat. Výrobek lze po dokončení snadno otryskat a jinak obrábět tradičními postupy. Zkušenosti z praxe ukazují, že dodatečné úpravy často ani nejsou nutné.


Schéma výrobního postupu při 3D tisku kovového dílu metodou ADAM 

Bariéra dostupnosti 3D tisku se snižuje

Velkou výhodou nové technologie v porovnání se zařízeními využívajícími vysoce výkonných laserů je její dostupnost – jak z pohledu prvotní investice, tak i výrobních nákladů. Pro představu: kompletní sestava kovové 3D tiskárny Metal X, čisticí stanice, sintrovací pece a příslušenství, jak ji aktuálně v Česku dodává společnost 3Dwiser, se pohybuje okolo 3,5 milionu korun bez daně. Ač je nutná drobná stavební připravenost pracoviště (trubní vedení procesních plynů a kapalin, prostor pro umístění tlakových nádrží s plynem pro ochrannou atmosféru v peci, odvětrání), stále jde o podstatně nižší investici do zařízení a objektu okolo něj.

Pro velmi náročné aplikace, například v automobilovém či leteckém průmyslu, u modelů s velkým objemem a podobně, zůstává tavení či sintrování kovových prášků lasery nezastupitelné. Nová metoda jim v této oblasti ani konkurovat nechce. Pro firmy, které požadují běžně velké a tvarově složité součástky – od montážních prvků přes funkční mechanické díly až po nemalou část obecné kovovýroby –, však může být Markforged Metal X přesně tím východiskem, na které léta čekaly s vyhlídkou na zlevnění a zrychlení vlastní výroby.

3Dwiser

Vojtěch Šprdlík

sprdlik@narrativemedia.cz

3Dwiser.com/kovy

Další články

3D technologie

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: