3D tlač predstavuje modernú technológiu so širokým spektrom využitia. Kde všade možno uplatniť tlač kovových súčiastok a ako to vlastne prebieha?
Čo je to 3D tlač
3D tlač všeobecne slúži na vytvorenie trojrozmerného dielu z pôvodného digitálneho návrhu. Inak sa tiež tento postup označuje ako aditívny výrobný proces.
Spravidla sa využíva technológia nanášania či tuhnutia tenkých vrstiev materiálu. Tie sa vyznačujú konštantnou hrúbkou a materiál je tavený pomocou tepelného zdroja.
Podobne je tomu u 3D tlače kovových materiálov, nech už sa ako východiskový zdroj pre aplikáciu použije prášok alebo filament.
Pre realizáciu sa používa špeciálne zariadenie označované ako 3D tlačiareň.
3D tlačiarne na kov umožňujú prácu s rôznymi kovovými materiálmi, vrátane zliatin hliníka, titánu, nehrdzavejúcej ocele, niklu alebo kobaltu.
Aké 3D tlačové techniky sa najčastejšie používajú
3D tlač dnes využíva celý rad veľmi rozmanitých techník, ktoré sa od seba líšia nielen principiálne, ale aj náročnosťou obsluhy, či dosiahnuteľným výsledkom a jeho presnosťou.
Pre praktické využitie má navyše značný význam aj to, že jednotlivé postupy vykazujú rozdielnu cenu za jednotlivú tlač.
Všeobecne možno povedať, že tlač môže stáť desiatky korún, ale aj stovky tisíc.
Pri tlači kovových prvkov tak možno v praxi využiť:
- Powder bed fusion (PBF)
- Directed energy deposition (DED)
- Material Extrusion (extrúzia materiálu)
- VAT polymerácia
Čo je Powder bed fusion (PBF)
Diely sa v tomto prípade tvoria pridávaním materiálu, nie jeho odoberaním pri bežných tvárniacich operáciách, ako je frézovanie.
Táto metóda je založená na báze spájania zrnitých materiálov za využitia tepla.
Jej výhodou je to, že predovšetkým umožňuje tlačiť diely s vysokým stupňom komplexity a vysokou geometrickou presnosťou.
Čo je Directed energy deposition (DED)
V tomto prípade ide o metódu 3D tlače, ktorá využíva cielený zdroj energie, ako je plazmový oblúk, laser alebo elektrónový lúč, na roztavenie materiálu, ktorý je súčasne nanášaný tryskou.
Možno ju efektívne využiť na pridávanie materiálu do existujúcich súčiastok, na opravy alebo na výrobu nových dielov a ide o v praxi jednu z najpoužívanejších metód.
Čo je Material Extrusion (extrúzia materiálu)
Extrúzia materiálu patrí k najznámejším postupom a hoci ju možno použiť aj pre kovy, najčastejšie sa pri nej používajú plasty (PLA alebo ABS).
Vytláčanie materiálu alias filamentu prebieha cez vyhrievanú trysku. V princípe ide o metódu jednoduchú, avšak nie príliš presnú.
Čo je VAT polymerácia
VAT polymerácia je založená na báze tlače z tekutého materiálu.
Z tejto kategórie sa predovšetkým používa výroba kovov založená na litografii (Lithography-based Metal Manufacturing; LMM), ktorá hlavne umožňuje vyrábať drobné chirurgické nástroje a mikromechanické súčiastky.
Tá je jednou z metód Digital Light Processing čiže DLP, ktorá používa digitálny svetelný projektor.
Aké sú výhody 3D tlače
Výhodou 3D tlače kovových dielov priamo z digitálnych dát je v prvom rade absencia formy.
To vedie k úspore nákladov. Výroba sa tým aj významne zrýchľuje a podľa potreby ju tak možno operatívne navyšovať.
3D tlačiareň je zariadenie, ktoré je tiež variabilne umiestniteľné, či už do konštrukčnej kancelárie alebo vývojovej dielne.
Výsledkom výroby pritom môže byť ako prototypový diel, tak aj priamo nová súčiastka.
Technológiou 3D tlače možno navyše vyrobiť komponenty tvarovo komplikované, ktorých by nebolo konvenčnými postupmi, ako je odlievanie, tvárnenie alebo trieskové obrábanie, možné vôbec dosiahnuť.
Rovnako tak je podobný postup vhodný pre veľké diely.
3D tlač kovov sa tak stáva ďalšou metódou ponúkajúcou rozšírenie návrhu, výroby a vývoja rôznych súčiastok. Tie následne môžu slúžiť v širokom spektre odvetví od priemyslu až po zdravotníctvo.
Predovšetkým sa uplatňuje v priemysle automobilovom, leteckom, v oblasti stavebníctva alebo výrobe spotrebného tovaru.
Aké sú nevýhody 3D tlače
Aj napriek svoje mnohé výhody má 3D tlač aj niekoľko nevýhod, ktoré je potrebné zvážiť.
Nevýhodou 3D tlače sú v prvom rade vysoké obstarávacie náklady. Zatiaľ čo samotný proces tlače môže byť nákladovo efektívny, obstaranie kvalitnej 3D tlačiarne, najmä pre kovové materiály, môže byť značne drahé.
Proces 3D tlače, najmä pri výrobe komplexných alebo veľkých dielov, môže byť veľmi časovo náročný.
Tlač jedného dielu môže trvať hodiny až dni, čo môže byť prekážkou pri potrebe rýchlej výroby alebo pri väčších objemoch produkcie.
Hoci sa sortiment materiálov pre 3D tlač neustále rozširuje, niektoré materiály ešte nie sú vhodné pre aditívnu výrobu.
Navyše mechanické vlastnosti 3D tlačených dielov nemusia vždy zodpovedať dielom vyrobeným tradičnými metódami.
Natálie Schönová je študentkou Vysokej školy ekonomickej v Prahe. Fascinuje ju alternatívne umenie, je vášnivou milovníčkou nevšedného jedla a písania. Neustále zdokonaľuje svoje kuchárske zručnosti a pracuje na svojich textoch. Písanie ju sprevádza od detstva, keď prvýkrát vzala do ruky ceruzku, a stále objavuje nové formy vyjadrenia.