3D tlač s uhlíkovým vláknom a jeho využitie v praxi

Aby ste z 3D tlače získali maximum, je nevyhnutné prispôsobiť materiál, ktorý používate, požiadavkám vašej konkrétnej aplikácie. Obzvlášť to platí pri výrobe vysoko odolných dielov, ktorých príkladom sú diely s uhlíkovými vláknami.

Uhlíkové vlákno má bohatú históriu, ktorá siaha až do konca 19. storočia, keď ho Thomas Edison použil ako vlákno v žiarovkách. Spoločnosť Union Carbide Corporation si uvedomila pevnosť uhlíkových vlákien a v 50. rokoch 20. storočia ďalej rozvíjala techniky ich spracovania. V súčasnosti sa uhlíkové vlákna bežne používajú v namáhaných dieloch, ako sú pretekárske autá a lietadlá. S príchodom technológie 3D tlače a nedávnym pokrokom v kompozitných technikách sú teraz uhlíkové vlákna dostupné pre množstvo nových aplikácií.

Výhody 3D tlače s uhlíkovými vláknami

Tradičné uhlíkové vlákno je známe svojou pevnosťou, ľahkosťou a výrazným vizuálnym vzhľadom s grafitovo čiernym krížovým vzorom. Tradičné výrobné procesy však môžu byť náročné na prácu a vysoké náklady. Tu prichádzajú na rad kompozitné zmesi uhlíkových vlákien. Predtým, ako sa pustíte do hľadania ideálnej aplikácie 3D tlače, spolu s aplikačným inžinierom zvážte faktory, ako je úspora času, náklady na objem a špecifické vlastnosti materiálu, ktoré sa vyžadujú pre vaše aplikácie.

Jednou z najvýznamnejších výhod 3D tlače je jednoduchosť a rýchlosť nastavenia. Umožňuje priamy prechod od návrhu k tlačovej úlohe, čím sa výrazne znižuje prácnosť vytvárania jednotlivých dielov. Táto výhoda sa ešte znásobuje, keď diel prechádza viacerými iteráciami návrhu.

Pri veľkoobjemovej výrobe môžu byť tradičné výrobné metódy, ako napríklad vstrekovanie, nákladovo efektívnejšie vďaka úsporám z rozsahu. Pri požiadavkách na malé objemy, ako sú prototypy, zákazkové nástroje alebo náhradné diely, však 3D tlač často poskytuje ekonomickejšie riešenie.

Pri výbere materiálu a výrobného procesu je najdôležitejšie pochopiť špecifické požiadavky vašej aplikácie. Budete musieť zvážiť namáhanie, deformácie, teplotné prahy a vystavenie vlhkosti alebo chemikáliám, ktoré bude váš diel znášať. Kompozity z uhlíkových vlákien často spĺňajú alebo prevyšujú požiadavky na vysoko výkonné diely, vďaka čomu sú vhodnou alternatívou k tradičným kovovým komponentom.

Praktické aplikácie 3D tlačených kompozitov z uhlíkových vlákien

Jednou z výhod 3D tlače s uhlíkovými vláknami je, že je možné vytvoriť vlastné prípravky, ktoré spĺňajú prísne požiadavky. Najmä vďaka vysokej teplote ohybu a tuhosti materiálu UltiMaker PET CF po žíhaní je na túto úlohu ideálny. Možnosť navrhnúť tieto prípravky v systéme CAD a priamo ich vytlačiť znižuje čas potrebný na prácu a zabezpečuje celkovú účinnosť a kvalitu procesu zvárania.

Ohýbacie lisy sú kľúčové nástroje používané s hydraulickým lisom na tvarovanie kovových dielov. V závislosti od špecifík úlohy alebo požiadaviek zariadenia môže byť potrebné tieto diely často prispôsobovať. Tradičné výrobné metódy môžu byť v takýchto prípadoch časovo a finančne náročné.

Pomocou technológie 3D tlače môžete rýchlo a efektívne vytvárať ohýbacie lisy na mieru. Kompozity z uhlíkových vlákien tu vystupujú ako ideálny materiál vďaka svojej výnimočnej tuhosti. To znamená, že diel dokáže udržať svoj tvar pod väčším tlakom ako mnohé iné polyméry, čo zaručuje, že matrica si zachová zamýšľaný tvar a vyrába presné a vysokokvalitné kovové diely.

Vďaka technológii 3D tlače môžete rýchlo a efektívne vytvárať vlastné ohýbacie formy. Uhlíkové kompozity sú tu vďaka svojej výnimočnej tuhosti vhodným materiálom. To znamená, že diel dokáže udržať svoj tvar pod väčším tlakom ako mnohé iné polyméry, čo zaručuje, že matrica si zachová zamýšľaný tvar a vyrába presné a vysokokvalitné kovové diely.

V oblasti automatizácie výroby sú robotické ramená neoceniteľným nástrojom na vykonávanie opakovaných úloh s mimoriadnou presnosťou. Nástroje na konci týchto ramien, známe ako koncové efektory, sa môžu výrazne líšiť v závislosti od konkrétnej aplikácie, od uchopovacích zariadení až po zváracie horáky.

Možnosť 3D tlače týchto koncových efektorov s kompozitmi z uhlíkových vlákien predstavuje príležitosť, ktorá mení pravidlá hry. Ľahká povaha kompozitu z uhlíkových vlákien znižuje celkovú hmotnosť robotického ramena, čím zvyšuje jeho nosnosť, rýchlosť a manévrovateľnosť. Tým sa nielen zvyšuje produktivita, ale aj predlžuje životnosť robotického ramena znížením jeho opotrebovania.

Vyrovnávacie nástroje alebo meradlá sa používajú vo výrobných a montážnych procesoch na rýchle a presné merania. Tieto nástroje musia byť tuhé, aby sa zabezpečilo, že sa počas merania neohnú alebo nestlačia, čo by mohlo viesť k nepresnostiam a nekonzistentným montážam.

Kompozitné materiály z uhlíkových vlákien sú vďaka svojej prirodzenej tuhosti vynikajúcou voľbou pre tieto nástroje. Možnosť 3D tlače týchto nástrojov znamená, že si ich môžete prispôsobiť pre akúkoľvek špecifickú požiadavku na meranie, čím zabezpečíte, že váš výrobný proces bude čo najpresnejší a najefektívnejší.

Prípadové štúdie, rady a tipy

Ako si vybrať všestrannú 3D tlačiareň a prečo práve Ultimaker S5

V čom Ultimaker S5 vyniká, aké sú skúsenosti z prevádzky? Čo vám S5 vytlačí a z akých materiálov? Kde a kam sa oplatí kúpiť rozširujúci modul Air Manager a Material...

Ďalej

Podpory sú pekná vec, ale kto ich má čistiť?

Čo keby však podpory išli odstrániť automaticky, napríklad pre celú várku výtlačkov naraz a s minimálnou prácou operátora?

Ďalej

Slávnostné otvorenie 3D & Virtual Lab na Tatranskej akadémii v Poprade

Slávnostné otvorenie 3D & Virtual Lab na Tatranskej akadémii v Poprade september 2022 September sme odštartovali slávnostne na akademickej pôde. V pondelok, 5. septembra Súkromná...

Ďalej