Prognozy na rok 2020 dla branży FDM.

Vshaper's Product Manager predictions for FDM Industry for 2020.

Prognozy na rok 2020 dla branży FDM.

Branża drukarek 3d powiększa się z roku na rok. Możliwości, jakie dostarcza technologia druku addytywnego materiałami termoplastycznymi dla przemysłu, oszałamia. Branża stale się rozwija i zapotrzebowanie na kolejne innowacje nieustannie rośnie. Sama idea nakładania kolejnych warstw aż do osiągnięcia zamierzonego kształtu wydaje się prosta i myśląc o jej zastosowaniu w dziedzinie prototypowania rzeczywiście nie nastręcza już dziś większych komplikacji. Druk 3d wkroczył jednak do procesów wytwarzania gotowych części jako wsparcie utrzymania linii produkcyjnych, serwisowych a coraz częściej jako alternatywa dla wytwarzania wtryskowego, czy procesów skrawania – przy mniejszych seriach.
Chcąc przewidzieć kierunki rozwoju technologii druku 3d materiałami termoplastycznymi – zdefiniujmy stan na dzisiaj – A zatem:

MATERIAŁY
Głównym kryterium jakie definiuje daną branżę to materiał konieczny do wytworzenia produktów, choć w przypadku druku 3D decydującym kryterium stają się konkretne właściwości danego materiału.
Materiały lekkie jak polimery znane też jako nylony wzmacnia się włóknem węglowym lub celulozą – dzięki temu wydrukowany detal ma lekkość i wytrzymałość porównywalną z aluminium. Odchudzanie metalowych układów, poprzez zmianę materiału z którego są wytworzone części, na równie odporne na temperaturę, działanie chemiczne i udarowe nowoczesne polimery jak PEI, PEEK czy PEKK to stały już kierunek, który nadal będzie rozwijany.
Branżą w której druk materiałami termoplastycznymi, wymagający precyzyjnego i spersonalizowanego podejścia do detalu będzie się rozwijał jest medycyna. Już dziś materiały biokompatybilne wykorzystywane są do przeszczepiania kości. Prace w kierunku opracowania nowych materiałów, które zostaną dobrze przyjęte w agresywnym środowisku organizmu i pozbawione wad dotychczas wykorzystywanych będą z pewnością bardzo zaawansowane.

ROZMIAR WYDRUKÓW
Rozmiar drukowanych dziś detali ograniczony jest do przestrzeni roboczej drukarki, która z reguły jest niewielka. Przemysł lotniczy, militarny, automotiv czy producenci łodzi poszukują alternatywnych sposobów wytwarzania i barierą jest często rozmiar końcowy wydruku i jego późniejsza obróbka. Już dziś dokonywane są pierwsze próby wydruków dochodzące nawet do kilku metrów, ze względów ekonomicznych maszyny te zwykle mają otwarte komory robocze co znacznie ogranicza wachlarz możliwych do zastosowania materiałów. Istnieje szereg problemów takich jak skurcz przetwórczy, bardzo długie czasy wydruku czy wspomniany wyżej brak kontroli nad warunkami termicznymi w przestrzeni wydruku który dodatkowo komplikuje przewidzenie finalnego efektu wydruku. Z drugiej jednak strony bardzo wysokie koszty wytworzenia takich elementów tradycyjnymi metodami powoduje, że wspomniane problemy nie zniechęcają producentów maszyn do prowadzenia prób i badań związanych z drukowaniem elementów o dużych gabarytach.

UWOLNIENIE PŁASZCZYZNY WYDRUKU
Ograniczenie pracy dyszy drukującej w tradycyjnych drukarkach 3D do 3 osi skutkuje równoległą płaszczyzną wszystkich warstw, co ze względu na wyraźnie anizotropowe własności wydruków stanowi oczywiste ograniczenie dla technologii druku wykorzystującej osadzanie uplastycznionego materiału termoplastycznego. Oznacza to, że wydrukowany detal może mieć zadowalającą wytrzymałość w jednej z osi, a w innej już nie.
Zjawisko anizotropowości wydruków można oczywiście wykorzystać odpowiednio układając modele na płaszczyźnie wydruku. Niestety w przypadku większości modeli samo ułożenie nie wystarcza by odpowiednio wzmocnić wszystkie elementy geometrii. Może mieć to istotny wpływ na możliwość zastosowania technologii addytywnych w przemyśle a także zmniejsza ich konkurencyjność w porównaniu z tradycyjnymi metodami wytwarzania np. metodą skrawania.

Powyższe problemy prowadzą do zmiany podejścia do technologii addytywnych i budowy drukarek jako takich. Predykcja własności mechanicznych wzmocnionych wieloosiowo wydruków a także możliwość drukowania z kilku materiałów w czasie jednego procesu druku, pozwoliłoby na tworzenie zaawansowanych geometrii o własnościach mechanicznych dopasowanych do danej aplikacji. Rozwiązanie spełniające te wymagania będzie z pewnością kolejnym kamieniem milowym w przemysłowym zastosowaniu druku 3d materiałami termoplastycznymi.

Marcin Szymański_Product_Manager_at_VSHAPER

Marcin Szymański
Dyrektor ds. Produktu