3D tlač v zlievárenstve – možnosti a uplatnenie
Sedem rokov sa môže zdať ako krátka doba pre fungovanie firmy. V oblasti 3D tlače sa však toho udialo za rovnakú dobu naozaj veľa. V roku 2014, kedy bola založená spoločnosť 3Dwiser, poznala 3D tlač v Česku len hŕstka firiem, zatiaľčo v súčasnosti je situácia opačná. Ona dnes už mezinárodná spoločnosť medzi tým vyrástla do jedného z popredných dodavateľov technológií 3D tlače. Trend nástupu digitalizácie a aditívnych technológií je zrejmý naprieč priemyslom, nevyhol sa ani zlievarenstvu. 3D tlač vstupuje v mnohých podobách do rôznych úrovní procesu výroby.
Hoci sami nie sme zakladatelia ani metalurgovia, rozumieme ich potrebám a požiadavkám ich zákazníkov. Počas nášho pôsobenia sme dodali desiatky osvedčených 3D tlačiarní do zlievarní a modelárskych dielní. Častou témou diskusií a obáv našich zákazníkov je, do akej miery môže 3D tlač nahradiť tradičné metódy výroby kovov a prečo si vyslúžila častú prezývku “disruptive” – teda rušivá. Nemyslíme si, že 3D tlač úplne alebo dokonca z väčšej časti nahradí tradičné výrobné postupy. Isté však je, že pre značný počet výrobkov sa čisto tradičná výroba – bez využitia 3D tlače – stala neefektívnou a nekonkurencieschopnou.
Oblasti použitia 3D tlačiarní v zlievarenstve sú veľmi široké – od tlače vzorových modelov pre modelárske dielne cez tlač modelov s vysokým obsahom vosku pre presné zlievarne až po priamu tlač kovových dielov vrátane ich topologickej optimalizácie. Zaujímavým vývojom v poslednom období je, že plastová tlač “hotových”, plne funkčných dielov začína nenápadne ukusovať z trhu s kovovými výrobkami. 3D tlačiarne na báze ultrapolymérov už dokážu tlačiť napríklad vysokopevnostné plasty s teplotnou odolnosťou okolo 260 °C, čo je oblasť, ktorá bola donedávna doménou kovových výrobkov. Nie je prekvapením, že o tento druh technológie začínajú mať vážny záujem aj zlievarne. Svojim zákazníkom tak môžu ponúknuť netradičné, ale vysoko konkurencieschopné riešenie pre určité projekty.
Petr Kouba, 3Dwiser
Ultrapolyméry ako PEEK, PEKK, ULTEM, PPSU a iné sú vysokopevnostné kryštalické plasty s vynikajúcou chemickou stabilitou, vynikajúcimi mechanickými, tepelnými a protipožiarnymi vlastnosťami. Používajú sa najmä na tlač funkčných dielov, pri ktorých by použitie bežných plastov neprichádzalo do úvahy. Sú certifikované na použitie v lietadlách alebo železničných vozidlách. Na ich 3D tlač je však potrebné použiť tlačiareň s mimoriadnymi technickými parametrami, ako je napríklad fínska MiniFactory Ultra.
Materiály tlačené v zariadení MiniFactory Ultra, napríklad PEKK -SC, sa môže pochváliť teplotnou odolnosťou až do 260 °C. Na obrázku je výtlačok z vysoko odolnej tlačiarne ULTEM AM1010F.
Stolné dvojmateriálové 3D tlačiarne Ultimaker určené určené na tlač plastových dielov sú v zlievarenskom priemysle veľmi obľúbené a cenovo dostupné. Na obrázku je výrobok vyrobený z materiálu Polymaker PolyCast, chemicky vyhladený v automatizovanej stanici Polysher a následne roztavený. Odliatok je vyrobený z nehrdzavejúcej ocele bez akýchkoľvek ďalších úprav.
3D tlačiareň Metal X od spoločnosti Markforged tlačí nehrdzavejúcu oceľ 17-4 PH, nástrojové ocele H13, A2 a D2, Inconel 625 a tiež čistú meď. Pripravuje sa aj Titan Ti -6AI-4V. Táto technológia sa nazýva ADAM (Atomic Difusion Additive Manufacturing), čo je vlastne variant 3D tlače známej technológie MIM – teda spekania kovového prášku. Diely sa zvyčajne tlačia s vnútornou voštinovou štruktúrou, ktorá im dodáva špecifické vlastnosti, najmä nízku hmotnosť v porovnaní s pevnosťou. Táto technológia je obzvlášť efektívna pri malých sériách výrobkov a v porovnaní so strojmi na tlačenie kovových práškov sa vyznačuje aj nízkymi obstarávacími nákladmi.
Induktor na kalenie hriadeľa vytlačený z medi na 3D tlačiarni Markforged Metal X. Viac v prípadovej štúdii z MEDUNA vakuová kalírna s.r.o.
Zmluvný diagram ťahovej skúšky pre vzorky nástrojovej ocele AISI H13 z 3D tiskárny Markforged Metal X (zdroj: Technická univerzita v Liberci)
Prípadové štúdie – 3D tlač v strojárenstve a výrobe
