Témata
Reklama

Rapid prototyping pro díly z polyamidu

Při stavbě prototypových dílů v automobilovém, elektrotechnickém či spotřebním průmyslu lze často s výhodou využít metod rapid prototypingu. Jednou z nejmodernějších technologií je stavba modelu spékáním práškového polyamidu pomocí laseru.

Společnost Datasys počátkem letošního roku dovezla moderní laserový spékací stroj Eosint P 360, vyrobený německou firmou EOS. Stroj byl instalován na pracovišti firmy Datasys v Mladé Boleslavi a v současné době jde o jediný stroj svého druhu v České republice. V průběhu května bylo pracoviště rapid prototypingu představeno zástupcům odborného tisku.
Reklama
Reklama

Materiál pro výrobu modelů

Ke stavbě modelů se používá velmi jemný polyamidový prach o velikosti zrn 12 ÷ 80 µm. Polyamid je možno použít buď čistý, nebo plněný sklem. Čistý materiál se vyznačuje vyšší pružností a je také dražší. Plněný materiál je křehčí, zato však umožňuje dosažení přesnějšího tvaru. Velkou výhodou polyamidových modelů je jejich tvarová stálost. Zatímco trvanlivost modelů zhotovených z pryskyřice tradičními metodami stereolitografie je asi jeden měsíc, polyamidový model zachová tvar minimálně půl roku až jeden rok. V optimálních podmínkách vydrží bez degradace až 5 let.
Na stroji Eosint P 360 lze také zpracovávat práškový polystyren, který se používá ke tvorbě modelů na vytavitelná jádra. Podmínkou je ovšem zpracování na jiném pracovišti, nejlépe v oddělené místnosti, neboť je třeba zabránit přimísení druhého z obou materiálů.

Data pro tvorbu modelu

Základem pro zhotovení polyamidového modelu jsou 3D data vytvořená pomocí CAD programu, na jejichž kvalitě závisí i kvalita výsledného modelu. Především je třeba, aby model byl v konstrukčním programu vytvořen jako tzv. solid, tedy plné těleso. Je třeba mít na paměti, že pokud by byl tvar tělesa vymezen pouze plochou, představovalo by to ve skutečnosti stěnu nulové tloušťky. Rovněž jakékoliv nepřesnosti, ať jde o neuzavření tvarů či o přechodové plochy složené z dílčích elementů, by se projevily i na reálném modelu.
Před započetím práce se CAD data převedou do formátu STL a provede se jejich kontrola, která spočívá v ověřování celistvosti řezů vedených virtuálním modelem. Při nalezení chyb je možné provést potřebné opravy. V zásadě lze použít data vytvořená libovolným 3D konstrukčním programem, výborné zkušenosti jsou například se softwarem CATIA, u něhož převod probíhá zcela korektně. Na druhou stranu ne každý CAD si dokáže s exportem dat správně poradit. Základní kontrolu si může provést konstruktér zpětným importem exportovaných dat do svého CAD programu. Pokud zákazník nemá k dispozici potřebný software, může konstrukci modelu zadat přímo společnosti Datasys.

Spékání modelu

Vlastní spékání modelu neboli lasersintering se provádí na laserovém spékacím stroji Eosint P 360. Doprostřed spodního prostoru stroje se vloží kontejner o půdorysu 340 x 340 mm a výšce 620 mm, jehož rozměry zároveň vymezují pracovní prostor. Kontejner je opatřen pohyblivým dnem, které tvoří pracovní desku, jež je na začátku spékání ustavena v horní poloze. V horní polovině stroje jsou po obou stranách umístěny zásobníky s práškovým polyamidem, který je střídavě z obou stran nanášen na pracovní plochu pohyblivou násypkou. Vlastní laser o výkonu 20 W s optickým systémem je umístěn v horní části stroje. Postup spékání lze kontrolovat na monitoru řídicího počítače a průhledovým okénkem do pracovního prostoru stroje.
Proces začíná ohřevem vnitřních prostor stroje na teplotu 178 ÷ 180 °C, což je asi 2 °C pod tavicí teplotou polyamidu. Potom je na pracovní desku nanesena první vrstva zahřátého polyamidu a deska se posune o stanovený krok dolů. Po nanesení několika vrstev jako základu laserový paprsek postupně nataví první vrstvu modelu, ke které se v následujících krocích připékají další vrstvy. Paprsek laseru postupuje tak, aby po sobě následující vrstvy byly vytvářeny ve směru pootočeném o 90°. Výška jedné vrstvy je obvykle 0,15 mm, stroj umožňuje nastavit i hodnoty 0,10 nebo 0,20 mm. Nespečený prášek přitom zůstává v kontejneru mezi spečeným materiálem a tvoří stavební podporu. Tímto způsobem lze vyrobit i tvary nedosažitelné pomocí obrábění. Po dokončení modelu následuje řízené ochlazování. Kontejner lze ze stroje vyjmout při teplotě 80 °C a nižší a hotové díly lze z kontejneru vyjmout při 60 °C - vhodnější je ovšem vyčkat na úplné vychlazení na teplotu kolem 25 °C. Hotové modely se očistí od prášku tlakovým vzduchem a případně otryskají. Zbylý prášek se vytřídí a po přidání nového materiálu jej lze znovu použít. Vytříděný odpad ještě poslouží k otryskání modelů.
Při spékání je třeba udržet pracovní teplotu uvnitř stroje. Proto je pro případ výpadku proudu používán záložní zdroj. Lasersintering probíhá v dusíkové atmosféře, což zabraňuje zežloutnutí, vznícení a degeneraci materiálu.

Vlastnosti modelů

Stavbu modelů lze provádět naplocho, což je rychlejší, anebo na výšku, což umožňuje dosažení kvalitnějšího povrchu. Při volbě polohy je vhodné přihlédnout k funkčním požadavkům na jednotlivé plochy modelu. Dosahovaná přesnost je ± 0,05 mm. Je-li třeba vytvořit větší model, než je pracovní prostor kontejneru, rozdělí se na dvě části. Přitom lze zvolit vhodnou dělicí rovinu či vytvořit zámky. Obě části je možné slepit sekundovým lepidlem a spoj poté vytmelit. Hotové modely se mohou brousit, lakovat či opatřit ozdobnou povrchovou fólií. Model zhotovený z polyamidu snese teplotu 120 až 140 °C.
Cena modelu závisí na době stavby. Za 1 hodinu se postaví asi 1 cm do výšky. Není-li využit celý pracovní prostor, lze při jednom procesu zhotovit větší množství stejných i různých modelů či vytvořit několik variant. Výhodou metod rapid prototypingu je, že není třeba zhotovovat a upravovat formy pro výrobu několika prototypů či zkušebních vzorků. Popsaná technologie se vyplatí přibližně do výroby 20 kusů. Vyrobené modely se používají pro ověření funkčnosti a vzhledu výrobků bílé techniky, různých krytů, tužek, vypínačů, součástí automobilů, hraček atd.
Reklama
Vydání #6
Kód článku: 10619
Datum: 06. 06. 2001
Rubrika: Výroba / CAD/CAM/CAE
Autor:
Firmy
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.

Aditivní a hybridní výroba 3D tiskem

Rychlý rozvoj 3D tisku v posledních letech nejenže zpřístupnil tuto technologii spotřebitelům, ale také umožnil nové typy aditivní a hybridní výroby.

Lipsko letos jenom digitálně

Tradiční dvojice veletrhů pro oblast strojírenství a subdodavatelského průmyslu Intec a Z v Lipsku se letos uskuteční v termínu 2.–3. března 2021 výhradně digitálně pod názvem „Intec/Z connect“. Společnost Leipziger Messe, pořadatel veletrhu, se takto rozhodla, neboť současný vývoj koronavirové pandemie a s tím spojená omezení neumožňují takto velkou akci smysluplně realizovat klasickou ani hybridní formou

Související články
3D tisk na MSV v Brně

Letošní expozice na MSV ukázala, že oblast 3D tisku - nebo obecněji technologií Rapid Prototypingu - se začíná zabydlovat v běžné průmyslové praxi a že s ní lze počítat jako s jednou z možných technologií pro výrobu vhodných typů výrobků.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Progresivní řešení konstrukce elektrod pro nástrojárny

Většina firem, které vyrábějí nástroje pro lisování plastů, využívá kombinaci několika technologií obrábění pro zajištění výroby svého sortimentu. Jednu z nejpoužívanějších technologií je elektroerozivní obrábění, lidově zvané "vyjiskřování". V této technologii je potřeba vytvořit negativ tvaru - elektrodu - a poté ji pomocí elektroeroze "otisknout" do připraveného materiálu.

Pokročilé CAD/CAM řešení pro nástrojárny

Široké portfolio modulů VISI pomáhá výrobnímu družstvu Tvar Pardubice obstát v náročné konkurenci v oblasti technických výlisků z plastu.

Česká firma zahájila výrobu 3D tiskáren

Česká společnost Aroja, s. r. o., ve spolupráci s panem Markem Zlochem se v projektu 3Dfactory intenzivně pustila do vývoje a výroby 3D tiskáren určených pro domácí i profesionální využití.

Úloha CAD při vývoji plastových dílů

Hlavní přínos CAE analýz se projevuje v nejranějších fázích vývoje dílů. Zvláště u plastových dílů vyráběných metodou vstřikování ovlivňuje hodně faktorů výsledné vlastnosti výrobku. Kromě specializovaného simulačního softwaru je při vývoji potřebný i konstrukční CAD software. Ve firmě SimulPlast si výsadní postavení vydobyl SpaceClaim.

Trendy ve světě přesné měřicí techniky

Požadavky kladené na kontrolu kvality se rok od roku stále zvyšují. S tímto trendem se musejí vypořádat všichni výrobci měřicí techniky. Shodně je tomu i u firmy Mitutoyo, která se snaží šíří svého sortimentu maximálně vyhovět požadavkům pro dílenskou kontrolu, měrové laboratoře i procesní kontrolu, ale zároveň neopomíjí současný trend - Průmysl 4.0 a IoT - požadavek na inteligentní komunikativní měřidla a přístroje.

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.

Ozubené řemeny v pohonech ekologických taxi člunů

Britská firma vyvinula hybridní pohon pro 550 vodních taxíků pro Benátky. Kombinace dieselového motoru a elektromotoru zde snižuje hluk, emise i náklady, přičemž vysoce výkonný řemen Synchrochain Carbon umožňuje použití kompaktního motoru s nízkou hmotností.

Chytré stroje přivádějí továrny k životu

Bezpečné balicí stroje připojené k Ethernetu zvyšují produktivitu, zlepšují flexibilitu, snižují komplexnost konstrukce a řeší problémy pracovníků v provozu.

Nanovlákenná membrána v oknech ochrání stroje i pracovníky

Zatímco o smogu v ulicích se vedou časté debaty, znečištěný vzduch v interiéru patří k opomíjeným tématům. A to i přesto, že podle Světové zdravotnické organizace stojí život 4,3 milionu lidí ročně a v průmyslových objektech ohrožuje jak zdraví pracovníků, tak samotný provoz. Díky rozvoji moderních technologií nyní interiér účinně ochrání nanovlákenná okenní membrána.

Aditivní výroba ve tváření plechů

Trojrozměrný (3D) tisk, označovaný také jako aditivní výroba (additive manufacturing - AM), zaznamenal v poslední době značný rozvoj. Touto technologií je umožněna výroba i velmi tvarově komplikovaných trojrozměrných produktů. Objekty nebo výrobky jsou vytvářeny z podkladu digitálních 3D modelů nebo jiných elektronických datových zdrojů. Aplikační možnosti 3D tisku se s ohledem na progresivní vývoj této technologie jeví jako neomezené.

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