Průmyslové 3D tiskárny: komponenty, konfigurace a dopad na kvalitu výroby

3D tisk stále více přináší revoluci v průmyslových procesech díky kombinaci efektivity a flexibility. Na našem blogu se dozvíte vše o nejdůležitějších materiálech, roli vláken a o tom, jak přizpůsobené komponenty zajišťují přesnost a spolehlivost. Zjistěte, čemu je třeba se vyhnout a jak moc je důležité správné dimenzování komponent 3D tiskárny.

Průmyslový 3D tisk pro optimalizaci výrobních procesů

V posledních několika letech se 3D tisk vyvinul z nadějné špičkové technologie na klíčovou technologii v průmyslové výrobě. I když byl 3D tisk původně používán především pro prototypy a modelové konstrukce, nyní přináší stále větší revoluci do výrobních procesů v různých odvětvích. Společnosti po celém světě používají aditivní výrobu k rychlejší, nákladově efektivnější a flexibilnější výrobě. Proces aditivního tisku nabízí možnost vyrábět složité 3D tištěné díly v co nejkratším čase a přesně plnit požadavky jednotlivých zákazníků.

Rozhodující výhodou aditivní výroby je svoboda konstrukce. Zatímco běžné metody, jako je vstřikové lisování nebo CNC frézování, jsou často omezeny nástroji nebo stroji, 3D tisk dokáže nyní vyrábět složité geometrie, které byly dříve nemyslitelné. Kromě toho mohou být produkty vyráběny při nižší spotřebě materiálu, čímž se šetří zdroje. Toto je pouze jeden z mnoha aspektů, který prokazují, že 3D tisk se výrazně rozrostl mimo výrobu prototypů a nyní hraje významnou roli v budoucnosti průmyslové výroby.

3D tisk – více než jen plast

Plasty byly prvními materiály používanými při aditivní výrobě a stále se jedná o nejpoužívanější materiály 3D tisku. Zejména termoplasty, jako je PLA (kyselina polymléčná), ABS (akrylát butadien styren) a PETG (polyetylentereftalátglykol), se používají v mnoha průmyslových aplikacích, protože jsou snadno dostupné, nákladově efektivní a univerzální. Vysoce výkonné plasty a technické plasty také hrají stále důležitější roli v náročných aplikacích. Zavedení kovu do 3D tisku bylo zásadním krokem při posouvání technologie na vyšší úroveň a jeho využití ve vysoce specializovaných průmyslových aplikacích. Kovy, jako je nerezová ocel, hliník, titan a slitiny niklu, se nyní pravidelně používají při výrobě aditiv a umožňují tisk dílů, které splňují požadavky široké řady průmyslových odvětví. Dalším důležitým materiálem v průmyslovém 3D tisku jsou pryskyřice, známé také jako fotopolymery. Tyto materiály vytvrzují pod vlivem UV záření a nabízejí extrémně vysokou přesnost, což je výhodné pro podrobné aplikace, jako je například lékařské vybavení.

Každý materiál nabízí specifické výhody pro různé průmyslové požadavky – od plastů pro rychlé a nákladově efektivní prototypy až po kovy pro vysoce pevné komponenty nebo pryskyřice pro detailní a přesné aplikace. Podívejte se na náš blog o konstrukci 3D tiskáren, kde najdete souhrnný článek o komponentách 3D tiskáren a jejich fungování.

Vlákno pro 3D tiskárny

Vlákna jsou jednou z nejběžnějších forem materiálu používaného při 3D tisku. Aditivní výroba, zejména metody, jako je Fúzní depozitní modelování (FDM), používá vlákno jako surovinu a ukládá jej vrstvu po vrstvě k vytvoření požadovaného 3D objektu. Výběr správného vlákna pro 3D tisk do značné míry závisí na požadavcích příslušného projektu. PLA plasty jsou často dostačující pro jednoduché prototypy, zatímco robustnější materiály, jako je ABS, PETG nebo dokonce nylon, jsou preferovány pro funkční komponenty nebo mechanicky namáhané díly. Pro dosažení těch nejlepších výsledků proto musí průmysloví uživatelé pečlivě zvážit vlastnosti materiálu a také podmínky tisku.

3D tisk – chyby a výzvy

Navzdory působivým pokrokům a obrovskému potenciálu, který nabízí 3D tisk pro průmysl, se ani tato technologie neobejde bez výzev. Stejně jako u jiných inovativních výrobních metod se i 3D tisk setkává s potenciálními aplikačními chybami a technickými překážkami. Úspěšná implementace v praxi je proto často složitější, než se očekává.

Vrstvy a kontury

Dvě z nejdůležitějších nastavení, která přímo ovlivňují kvalitu tisku a mechanickou pevnost, jsou tloušťka vrstev a počet obrysů (obvod). Výška vrstvy uvádí, jak silná je každá vrstva materiálu. Tenčí vrstvy (např. 0,1 mm) vedou k vyšší úrovni detailů a hladším povrchům, ale také k delší době tisku. Silnější vrstvy (např. 0,3 mm) umožňují rychlejší tisk, ale na úkor kvality povrchu. Počet obrysů popisuje vytištěnou tloušťku vnějších stěn objektu. Více obrysů znamená větší pevnost, protože objekt má více materiálu podél okrajů. To je důležité zejména u dílů, které jsou mechanicky zatíženy nebo ve kterých vnější stěny hrají významnou konstrukční roli.

Podpůrná struktura 3D tisku

Jednou z největších výzev v oblasti 3D tisku, zejména ve složitých geometriích, je potřeba podpůrných struktur. Tyto podpěry se přidávají během procesu tisku, aby se stabilizovaly převislé nebo zavěšené části objektu a zabránilo se prohnutí nebo zhroucení materiálu. Zvláštními výzvami jsou mimo jiné to, že oblasti, o které se opěrné konstrukce opírají, mohou po odstranění konstrukcí zanechat zdrsněné povrchy, což vyžaduje další kroky následného zpracování. Odstranění samotných 3D natištěných podpůrných konstrukcí může být také obtížné a časově náročné, zejména u komplikovaných konstrukcí nebo menších 3D tištěných dílů. Aby se tyto výzvy minimalizovaly, je důležité optimálně umístit podpůrné konstrukce a co nejvíce se uchýlit k minimalistickým podpůrným tvarům.

Výplň 3D tisku

Výplň 3D tisku značí vnitřního vzoru 3D tištěného objektu a ovlivňuje stabilitu a také hmotnost koncového produktu. Zatímco vnější obrysy objektu jsou natištěny po celém povrchu, vnitřek se často skládá z mřížkového vzoru, který šetří materiál a zkracuje dobu tisku. Hustota výplně je určena v procentech a popisuje, kolik vnitřku objektu je vyplněno. Vyšší hustota má za následek stabilnější, ale také těžší a dražší součást. Nižší hustota 10–20 % může být dostatečná pro komponenty s nestrukturální relevancí, zatímco mechanicky odolné díly vyžadují vyšší hustotu. Různé vzory, jako jsou voštinové struktury, mřížky nebo trojúhelníkové vzory, mají odlišný vliv na stabilitu a dobu tisku. Voštinové vzory často poskytují dobrou rovnováhu mezi pevností a úsporou materiálu, zatímco hustší vzory, jako je trojúhelníkový vzor, poskytují větší stabilitu, ale vyžadují více materiálu a času na tisk.

Komponenty pro průmyslové 3D tiskárny – výhody a nevýhody

Průmyslové 3D tiskárny jsou složité stroje navržené pro přesnost, spolehlivost a efektivitu, které splňují náročné výrobní požadavky. Průmyslové modely zahrnují řadu pokročilých komponentů optimalizovaných pro větší objemy, vyšší rychlosti a použití specializovaných materiálů. Výběr správných komponent je rozhodující pro výrobu vysoce přesných a spolehlivých 3D tiskáren. V MISUMI si můžete objednat širokou škálu vysoce kvalitních 3D tiskových komponent, které byly speciálně vyvinuty pro požadavky moderních výrobních řešení. To zahrnuje součásti lineárního pohybu, součásti rotačního pohybu a různé rámy, kryty a pomocné součásti.

Přesnost komponent pro 3D tiskárny

Přesnost 3D tiskárny je do značné míry dána přesností os pohybu. Čím přesněji se tisková hlava nebo komponenta pohybuje podél os, tím přesnější bude vytištěný koncový produkt. Vysoce kvalitní lineární systémy umožňují minimální tolerance a přesné konečné produkty. Vysoká přesnost vyžaduje pravidelnou údržbu, aby se zabránilo vůli a opotřebení. Díly podléhající opotřebení, jako jsou vodítka a vřetena, je nutné pravidelně kontrolovat a v případě potřeby vyměňovat. Kromě více stráveného času to může také vést k vyšším nákladům. V důsledku toho musí společnosti pečlivě zvážit, jak velká přesnost je vyžadována pro jejich specifické požadavky, aby bylo dosaženo co nejlepšího poměru nákladů a přínosů.

Velikost komponent pro 3D tiskárny

Velikost průmyslové 3D tiskárny významně ovlivňuje její potenciální využití a efektivitu. Sofistikovaný design 3D tiskárny optimalizuje tiskárnu pro příslušnou aplikaci. Velký objem tisku umožňuje vyrábět větší součásti v jediné tiskové operaci. To je zvláště výhodné v mechanickém inženýrství. Složitost systémů řízení pohybu a struktury rámu se však zvyšuje se zvyšujícím se objemem tisku. Větší stroje také vyžadují silnější a přesnější součásti pro řízení pohybu a robustnější 3D tiskárnu, která zajistí přesné výsledky tisku. To často vede k vyšším nákladům a zvýšeným nákladům na údržbu.

Zakázkové komponenty pro 3D tiskárny

MISUMI nabízí standardizované a také individuálně konfigurovatelné komponenty pro 3D tiskárny. Zatímco standardizované komponenty jsou ideální pro společnosti, které hledají osvědčená, běžně dostupná řešení, konfigurovatelné komponenty lze přizpůsobit individuálním konstrukčním specifikacím a technickým požadavkům. Největší výhodou je flexibilita, kterou přizpůsobené komponenty nabízejí. Umožňují, aby každá komponenta byla dokonale spárována s příslušnou aplikací, ať už z hlediska velikosti, materiálu, trvanlivosti, nebo mechanických vlastností. Schopnost navrhovat součásti přesně podle vlastních specifikací nejen snižuje potenciál provozní neefektivity, ale také prodlužuje životnost strojů a kvalitu koncových produktů. Společnosti, které si vybírají přizpůsobená řešení, těží z redukovaných prostojů a dlouhodobého zvýšení spolehlivosti výroby, protože komponenty jsou speciálně přizpůsobeny jejich potřebám.