Obmedzenia 3D tlače

Do oblasti priemyslu prenikajú aditívne technológie (3D tlač) relatívne pomaly. Do roku 2040 by však mohli tvoriť až 50% globálnej produkcie (podľa Wohlers report – graf nižšie). Teraz je to len 0,06%.

projekcia rastu 3D tlače

Dôvodom obmedzeného využitia sú hlavne:

1. Nižšie presnosti výroby,
2. Nedostatočne zabezpečená opakovateľnosť výroby,
3. Nízka výrobná produktivita,
4. Znížené mechanické vlastnosti finálnych dielov.

Poďme si ich postupne rozobrať a zistiť, kde si môže 3D tlač nájsť uplatnenie aj v súčasnosti.

Nižšie presnosti výroby

Tie sú dané technologickým procesom vrstvenia (ovplyvňuje presnosť v osi Z) ako aj spôsobom nanášania/vytvrdzovania materiálu v osi YZ. Taktiež presnosť ovplyvňuje aj rada ďalších faktorov ako rozmerová zmena v dôsledku teplotných pnutí alebo vytvrdzovania, nepresnosti posuvov/podávania stroja a pod.

Aké presnosti môžeme dosiahnuť? Vzhľadom na to, že aditívne technológie zahŕňajú viacero technológií, v tabuľke nižšie nájdete prehľad dosiahnuteľných presností pre jednotlivé technológie:

Z daného prehľadu vyplýva, že pre funkčné diely nemusia byť dostačujúce ani najlepšie dosiahnuteľné tolerancie ±0,1 mm.

Ako je možné vyrábať funkčné diely aj napriek nízkej presnosti 3D tlače?

V praxi sa používajú 2 možné spôsoby. Pre oba z nich sa začína výrobou polotovaru z 3D tlačiarne.

Prvý spôsob je využitie hybridných technológií, resp. kombinácie aditívnych a subtraktívnych technológií. Pre zvýšenie presnosti výroby sa využívajú aj systémy nulových bodov na presné upnutie dosiek medzi jednotlivými technologickými operáciami:

Druhý spôsob je zalisovanie presných obrábaných komponentov do 3D tlačeného dielu:

3d tlač v priemysle

Nedostatočne zabezpečená opakovateľnosť výroby

Opakovateľnosť súvisí s nestabilitou výrobného procesu 3D tlače. To sa prejaví na vyšších nepresnostiach a znížených mechanických vlastnostiach daných dielov.

Riešenie je zosilniť dané diely v kritických miestach a rozšíriť tolerančné polia.

Nízka výrobná produktivita

Nízka produktivita 3D tlačiarní sa s touto technológiou spája už od jej vzniku (v roku 1986). V súčasnosti však práve pre tento nedostatok boli vyvinuté produkčné systémy, ktoré sú vhodné aj pre sériovú výrobu dielov:

Pri štandardných 3D tlačiarňach je riešenie paralelné škálovanie, a teda použitie viacerých tlačiarní.

 Znížené mechanické vlastnosti finálnych dielov

Pri technológii FFF/FDM vznikajú na 3D tlačiarni tzv. anizotrópne výrobky, čo znamená, že proces vrstvenia diel v smere vrstvenia výrazne zoslabí. V praxi môže mať výrobok až 5-násobne nižšiu pevnosť v ťahu v smere XZ ako v XY.

Riešenie je vhodne polohovať diel vzhľadom na tlačovú podložku a brať do úvahy budúce zaťaženie dielu.

Ešte vhodnejšie riešenie je použiť technológiu, ktorá produkuje plne izotropné výrobky.

V závere môžeme konštatovať, že aj napriek tomu, že 3D tlač má množstvo technologických obmedzení, existujú spôsoby a riešenia, aby bolo možné využívať 3D tlač aj v priemysle.

Pokiaľ máte záujem pomôcť s návrhom alebo výrobou, môžete nás kontaktovať na info@stepanek3d.sk

Zdroj: Youtube.com; Wohlers