Základy 3D tlače

3D tlač alebo aditívna výroba je revolučná technológia, ktorá mení zaužívané priemyselné procesy. Vďaka všestrannosti a dostupnosti 3D tlačiarní už nie je doménou len veľkých spoločností. Svoje uplatnenie nachádza medzi profesionálmi, umelcami aj domácimi majstrami.

Aké sú hlavné rozdiely v porovnaní s tradičnou výrobou a v čom má 3D tlač výhodu?

Konkurenčnú výhodu nachádza vo výrobe neštandardných a nízkoobjemových zákaziek, kde použitie tradičných výrobných technológií predstavuje značné ťažkosti. Nepriaznivé investície a zložité nastavenie výrobných nástrojov sú okolnosti, za ktorých 3D tlač na mieru ponúka efektívnu alternatívu, najmä pri výrobe tvarovo zložitých alebo prispôsobených dielov, a to vďaka odlišnému spôsobu práce 3D tlačiarne. Zatiaľ čo konvenčné technológie, ako napríklad obrábanie, materiál odoberajú, 3D tlač ho pridáva vrstvu po vrstve. Týmto procesom vznikajú 3D vytlačené modely bez veľkého množstva odpadového materiálu. Vzhľadom na rastúce ceny nerastných surovín je to technológia, ktorá vedie k úsporám a udržateľnosti.

Zároveň je to oveľa jednoduchší a časovo úspornejší proces. Na CNC strojoch (počítačom riadené obrábacie stroje) je potrebné dlhé programovanie vybraných dráh nástrojov. Pri vstrekovacích strojoch musíte investovať peniaze a čas do výroby foriem a zabezpečiť, aby sa vám tieto náklady vrátili v podobe dostatočne vysokej produkcie. Pri priemyselnej 3D tlačiarni stačí vytvoriť digitálny model súčiastky, ktorý môže ísť okamžite do výroby. Takto môžeme byť flexibilní a rýchlo reagovať na zmeny dizajnu a požiadavky zákazníkov.

Ako dlho trvá 3D tlačiarni vytlačiť finálny diel?

Základným parametrom ovplyvňujúcim rýchlosť 3D tlače je výber samotného tlačového zariadenia:

• Stolné tlačiarne (väčšinou nazývané filamentové tlačiarne) sú bežne cenovo dostupné na domáce alebo dielenské použitie, ale nie sú schopné vyrábať finálne diely s dostatočnou mechanickou a chemickou odolnosťou.
• Čas tlače sa pohybuje rádovo v hodinách alebo desiatkach hodín bez finálnej úpravy.
• Priemyselné 3D tlačiarne majú nielen citeľne vyššiu produktivitu, ale aj funkcie a certifikáty potrebné na výrobu finálnych dielov. Na finálnu úpravu sa dá použiť aj automatizované následné spracovanie (lakovanie, farbenie, odparovanie...), čo umožňuje firmám vyrábať rôzne diely s vysokou kvalitou povrchovej úpravy. V porovnaní so stolnými tlačiarňami čas výroby zvyčajne nie je ovplyvnený tvarovou zložitosťou tlačených súčiastok.

Zároveň je dôležité zvážiť aj vhodný výber aditívnej technológie a materiálu na 3D tlač s ohľadom na konkrétny projekt a jeho požiadavky. V závislosti od použitého materiálu vyberáme aj vhodný typ priemyselnej tlačiarne:

• FDM tlačiarne pracujú s pevnými alebo pružnými plastovými vláknami, ktoré sa natavujú na tlačový povrch. Ide o široko dostupnú technológiu v priemysle aj na rôzne domáce účely.
• Priemyselné tlačiarne Stratasys umožňujú výrobu rozmerovo veľkých, ale stále presných dielov.
• Tlačiarne na báze živice (technológia DLP alebo SLA ) pracujú so syntetickou živicou, ale rozdiel je v spôsobe premietania UV svetla alebo laserového lúča na kvapalinu. Technológia Origin One spoločnosti Stratasys je ideálna na vytváranie malých a väčších objektov so značnou úrovňou detailov a presnosti. Stolové riešenia spoločnosti Formlabs sú podobné.
• Nevýhodou živicových tlačiarní sú vyššie náklady na materiál, a teda obmedzené možnosti masovej výroby.
• Laserové tlačiarne alebo technológia SLS využíva tlačiarne, ktoré spájajú tenkú vrstvu polyméru alebo kovového prášku pomocou lasera. Tento proces umožňuje vytvárať pevné a odolné komponenty v prototypovej aj veľkosériovej výrobe.
• Pozrite si menšie riešenie Fuse 1+ od spoločnosti Formlabs.
• Technológia MJF je založená na veľmi presnom a zároveň rýchlom nanášaní stavebného materiálu a špeciálnych roztokov, po ktorom nasleduje interakcia s teplotou. 3D tlač jednej vrstvy je konštantná bez ohľadu na to, aký zložitý diel tlačíte. Technológia MJF spoločnosti Hewlett Packard umožňuje veľkosériovú priemyselnú výrobu plastových dielov.

Aditívna výroba je najpopulárnejšia v oblasti plastov, konkrétne termoplastov, kde sa ňou dosahuje hromadná výroba. Platí to aj pre 3D tlač kovov vďaka technológii Metal Jet od spoločnosti HP. Vo všeobecnosti je však hromadná výroba kovových súčiastok stále skôr v plienkach. Na druhej strane výroba polymérov už dosahuje úroveň automatizovanej výroby.