VSHAPER Sp. z o.o. realizuje projekty dofinansowane z funduszy UE.
VSHAPER Sp. z o.o. realizuje projekty dofinansowane z funduszy UE.
Druk 3D z roku na roku zyskuje na popularności. Znajduje zastosowanie w małych firmach, jak i w międzynarodowych korporacjach. Jeśli w Twojej firmie nie wykorzystujesz potencjału druku 3D to przeczytaj artykuł poniżej i zobacz prawdziwe przykłady wydruku 3D, które stosowane są codziennie.
Druk 3D to technika tworząca obiekt przestrzenny. Pierwszy raz została opracowana 1984 roku przez Amerykanina Charlesa Hulla, była to technologia przyrostowa – stereolitograficzna (SLA). Dzięki temu model budowany jest warstwa po warstwie. Wyróżniamy kilkanaście metod druku 3D.Metodę należy dobierać w zależności od modelu, materiału z którego ma być wykonany model, stopnia skomplikowania modelu, czy czasu realizacji. Najbardziej popularne metody druku 3D – FDM (metoda przyrostowa), SLS ( łączenie cząstek materiału (proszku) za pomocą wiązki lasera), SLA (z zastosowaniem żywicy fotopolimerowej), DMLS (laser spawający metali i ich stopy w małej skali (mikro)), PolyJet (żywica, do bardzo dokładnych modeli)
Za pomocą drukarki 3D wydrukujesz elementy w różnych, kształtach, formatach z różnorodnych materiałów, z różnorodnym zastosowaniem np. przemysłowym (prototypy, metrologia, produkcja małoseryjna gotowego wyrobu, utrzymanie ruchu)
Jeden z najczęściej powtarzanych elementów zastosowania druku 3D w każdej branży. Tworzenie prototypów jest bardzo proste, wystarczy odpowiednio przygotowany projekt STL i szybkim sposobem możesz uzyskać kilka jego wersji wykonanych z różnych materiałów. Następnie przetestować, który najlepiej pasuje do zastosowania.
Zdjęcie 1. Wydruk ostrza mieszadła chemicznego wykonany na drukarce VSHAPER 50o Pro, z materiału PEEK+GF
Stosując odpowiednie materiały np. PEEK z włóknem węglowym, który ma wysoką wytrzymałość mechaniczną możemy tworzyć bardzo wytrzymałe elementy, czasem nawet zastępujące elementy metalowe. Obecnie zaczęto stosować także druk proszkowy z metalu, która umożliwia uzyskanie kształtów nieosiągalnych w innych metodach. Trwają jednak badania nad uczynieniem tej metody bezpieczną, gdyż obecnie opary wydzielające się przy druku tą metodą mogą być groźne dla człowieka. Ta metoda druku jest droższa niż konwencjonalne metody.
W zależności od pola roboczego drukarki możemy wydrukować większe lub mniejsze modele. Dodatkowo w przypadku większych modeli istotna jest obróbka po wykonaniu druku, która pozwala na połączenie kilku elementów ze sobą i uzyskanie jeszcze większego elementu np. śmigła.
Druk 3D można wykorzystać w każdej branży. Jeśli w któreś branży nie jest wykorzystywane, to jedynie znaczy, że jeszcze nikt nie wymyślił, jak to wykorzystać, a nie dlatego, że nie jest to możliwe. Prędzej czy później w każdej branży druk 3D znajdzie swoje zastosowanie.
Druk 3 D w medycynie rozwija się w niesamowitym tempie. Dlatego pacjentom proponowane są nowe rozwiązania, które mogą ulepszyć ich życie. Druk wykorzystywany jest do tworzenia protez, ortez, element stabilizujący w leczeniu nowotworów, do wydruków leków. Trwają także badania na wydrukiem narządów czy też nawet skóry, druki wykonywane do symulacji zabiegów (np. skomplikowany operacji). Niektóre rozwiązania brzmią nieprawdopodobnie, ale pewnie za kilka lat będzie to dla nas normą.
Druk 3D w ortopedii przeznaczony jest m.in. dla osób po amputacji w obrębie podudzia. Kluczowym elementem każdej protezy jest lej protezowy, który projektowany jest wykorzystując skan 3D oraz modelowanie wspomagane komputerowo. Produkcja leja protezowego odbywa się dzięki innowacyjnej technologii druku 3D. Pozwala nam to stworzyć idealnie dopasowaną protezę, która zapewni pacjentowi komfort oraz funkcjonalność.
Druk 3D w medycynie daje ogromne możliwości. Dzięki szerokiej gamie materiałów, jesteśmy w stanie przygotować lej testowy z materiałów typu PET-G, PP, ABS, jak również ostateczny lej materiał PA-6, PA-12. Dzięki czemu czas trwania produkcji protezy oraz komfort pacjenta ulega znaczącej poprawie. Czas przygotowywania może zmniejszyć się nawet z miesiąca do kilku dni.
Zdjęcia 2. Lej protezowy udowy wykonany na drukarce VSHAPER 500 PRO dla zakładu sprzętu ortopedycznego. Projekt powstał na podstawie skanu 3D. Materiał: PET-G
Oprócz protez, w ortopedii tworzone są modele dłoni, czaski, nogi do stworzenia dopasowanych ortezy , elementu zabezpieczającego na przykład po operacji. W standardowych procesach modele tworzone są za pomocą gipsu, przez co proces jest wydłużony (trwa około 2 tygodnie). Z wykorzystaniem druku 3D proces może być skrócony do 1 dnia.
Zdjęcie 3. Model nogi powstały na podstawie skanu, do stworzenia spersonalizowanych ortez, które poprawiają jakość życia. Wykonany z materiał ABS, ze względu na cenę materiału oraz stopień twardości.
Druk 3D wykorzystywany jest także w radioterapii do tworzenia kompensatorów (bolusów), których współczynnik osłabienia promieniowania jest zbliżony do osłabienia promieniowania w wodzie. Ich zastosowanie pozwala na uzyskanie bardziej jednorodnego rozkładu dawki i zwiększenie promieniowanie w miejscu którym znajduje się nowotwór. Najczęściej są one wykonywane z materiałów PLA lub ABS. W celu przygotowania bolusa rysowany jest kształt na pacjencie, a następnie za pomocą tomografii uzyskuję się obraz, który przetworzony jest na model do druku w rozszerzeniu STL. Największą trudnością w stworzeniu bolusa jest stworzenie litego kawałku modelu, z jednorodnym wypełnieniem. Istotne jest do tego celu zastosowanie odpowiedniego programowania z funkcją layer grouping.
Branża lotnicza to kolejna bardzo istotna branża, w której druk 3D ma coraz większe zastosowanie. Według producentów, Boeing na produkcji samolotu przy wykorzystaniu druku 3D może zaoszczędzić kilka milionów dolarów. W lotnictwie druk 3D znajduje zastosowanie w tworzeniu prototypów, ale także coraz częściej elementów końcowych. Między innymi drukowane są dysze paliwowe do samolotów. Często druk 3D wykorzystywany jest w procesach produkcyjnych komponentów do samolotu – utrzymanie ruchu, produkcja oprzyrządowania i inni. Silniki przygotowane za pomocą druku 3D osiągają wyższą wydajność i zmniejszają zużycie paliwa. Oprócz elementów dotyczących budowy wnętrza samolotów, druk 3D wykorzystywany jest do druku elementów w kabinie samolotu, w miejscu gdzie przebywają pasażerowie np. stolików, elementów siedzeń. Dzięki szerokiej gamie filamentów, wybierane są materiały trwałe, a także lekkie, co jest szczególnie istotne w przypadku samolotów.
Zdjęcie 4. Model śmigła wykonany w technologii druku 3D, materiał:
W przemyśle podobnie jak w innych branżach, szczególny nacisk kładziony jest na tworzenie prototypów, produkcji małoseryjnej. Szeroki zakres materiałów pozwala na testowanie i znajdowanie materiału idealnego. Dodatkowo wykorzystanie druku 3D skraca czas produkcji o nawet kilkadziesiąt procent oraz prowadzi do zmniejszenia kosztów produkcji. Inną kluczową jej zaletą jest elastyczność i niezależność. Części mogą zostać wydrukowane w dolnym momencie, bez oczekiwania na innych dostawców. Możliwy jest wydruk nawet skomplikowanych kształtów.
Druk 3D oprócz produkcji elementów do większych urządzeń np. w motoryzacji, w budowie maszyn itd. pomaga w utrzymaniu linii produkcyjnej w dobrym stanie, poprzez druk elementów eksploatacyjnych lub tworzenia nowej linii produkcyjnej. Wykorzystanie druku 3D w produkcji małoseryjnej jest dużo tańsze i szybsze, dlatego decyduje się na to coraz więcej firm.
Dzięki zaawanasowanym możliwością prototypowania (SolidWorks), a także technologii przyrostowej FDM ograniczyliśmy o 40% koszty eksploatowania maszyny i stworzyliśmy innowacyjny sposób regenerowania komponentów maszyn przemysłowych zapewniając tym samym ciągłość dostawy. Model wykonano z filamentu PEEK, który jest biokompatybilny, konieczne w tym wypadku ze względu na wykorzystanie wydrukowanego modelu w kontakcie z żywnością. Wydrukowano na drukarce VSHAPER 500 PRO.
Zdjęcie 5. Model podajnika wydrukowany na drukarce VSHAPER 500 Pro, mteriał: PEEK
Dysza służąca do nakładania cienkiej warstwy kleju stosowana na linii produkcyjnej w branży motoryzacyjnej. Pierwotnie klient wykorzystywał metalową dyszą, jednak klejenie odbywało się w wysokiej temperaturze, a także klej był wysoko żrący przez co powierzchni metalowa degradowała. Dzięki wykorzystaniu filamentu PEEK wyeliminowano problem, zmniejszono koszty produkcji i zapobiegnięto szybkiemu zużywaniu elementu.
Zdjęcie 6. Dysza służąca do nakładania kleju, materiał: PEEK
Chwytak do robota, element konstrukcyjny robota – usprawnienie na zautomatyzowanych liniach produkcyjnych. Responsywne podejmowanie i przezbrojenie robotów automatycznych w przemyślę 4.0. Dzięki zastosowaniu technologii druku 3D produkcja chwytaków jest wiele tańsza, szybsza i bardziej efektywna. Dodatkowo można uzyskać kształt chwytaków nieosiągalne innymi metodami produkcyjnymi.
W branży motoryzacyjnej druk 3D powoli zastępuję maszyny CNC, których działanie jest trudniejsze w obsłudze, a proces tworzenia jest dłuższy. Wyszkolenie pracowników do obsługi maszyn CNC także jest trudniejsze. Problem, który pojawił się w tej branży, a może zostać rozwiązany przez drukarki 3D jest zerwany/opóźniony łańcuch dostaw w wyniku wojny/pandemii.
Istotne w tym momencie jest uzależnienie się od innych dostawców, a dzięki temu usprawnienie procesu i obniżenie kosztów produkcji. . Przykładem jest międzynarodowa marka motoryzacyjna, która wdrożyła to rozwiązanie i w niedługim czasie może cieszyć się zwrotem z inwestycji. Druk 3D został wykorzystany do tworzenia narzędzi do pozycjonowania i montażu oraz osłony. Zastosowano także technologię łączenia elementów wydrukowanych za pomocą druku 3D i maszyny CNC.
Dobór drukarki zależy przede wszystkim od stopnia skomplikowania detalu, który chcemy wydrukować oraz materiału z jakiego ma być wykonany. Wtedy możemy dobrać metodę druku, którą chcemy zastosować. Wybór metody druku ma wpływ na czas realizacji. Należy ustalić także, jakie pole robocze jest potrzebne oraz temperatura podajnika i wewnątrz komory.
Obecnie na rynku mamy bardzo szeroki wybór filamentów, znajdujących zastosowanie w różnych dziedzinach. Są branże, które potrzebują filamentów posiadających certyfikaty pozwalające na zastosowanie ich w organizmie ludzkim np. PEEK. Przed doborem filament warto zastanowić się, na której właściwości nam najbardziej zależy.
Jeśli na razie nie wiesz czy drukarka sprawdzi się w Twojej branży, możesz skorzystać z usługi druku 3D. Dzięki temu w szybkim czasie uzyskasz wydruk Twojego modelu i przekonasz się o szybkości, elastyczności i działaniu drukarki 3D.
Najważniejsze rzeczy na które warto zwrócić uwagę przy wyborze usługi druku 3D:
