Technologia druku 3D, czyli jak powstają prototypy urządzeń firmy TECH Sterowniki

Technologia druku 3D zrewolucjonizowała sposób, w jaki projektowane i wytwarzane są produkty w różnych dziedzinach przemysłu. Dla wielu firm wprowadzenie technologii drukowania przestrzennego stało się impulsem do rozwoju: udoskonalania obecnych produktów i kreowania nowych. Wśród nich znalazła się firma TECH Sterowniki, która od ponad dwóch lat wykorzystuje drukarkę 3D do prototypowania modeli swoich urządzeń. O tym, jak powstają prototypy urządzeń sterowniczych z wykorzystaniem technologii 3D opowiada p. Mariusz, pracujący w firmie TECH Sterowniki jako konstruktor.

Drukowanie 3D w firmie TECH Sterowniki

Pod pojęciem druku 3D kryje się wiele metod wytwarzania addytywnego, które różnią się między sobą m.in. dokładnością, sposobem nakładania materiału czy szybkością wykonywania poszczególnych elementów. Jedną z nich jest FDM (ang. Fused Deposition Modeling), znana także pod nazwą FFF (ang. Fused Filament Fabrication). Została ona opracowana w 1988 roku przez Scotta Crumpa, założyciela firmy Stratasys.
Właśnie tę metodę wdrożyła i zaadaptowała do produkcji prototypów swoich urządzeń firma TECH Sterowniki. Jak wyjaśnia p. Mariusz:

Metoda ta polega na nanoszeniu warstwa po warstwie materiału sztucznego na stół roboczy. Tworzywo sztuczne, które jest przepychane przez ekstruder drukarki (dyszę drukującą) zwane jest filamentem.

Do produkcji prototypów sterowników firma TECH wykorzystuje w zależności od potrzeb dwa rodzaje filamentu ABS i PLA.

Choć oba materiały wydają się bardzo podobne, to różnice w powstawaniu prototypu są znaczące w zależności od wykorzystanego materiału. Kurczliwość materiału, temperatura topnienia czy wizualizacja to jedne z najważniejszych różnic dzielących te dwa materiały

– tłumaczy p. Mariusz.

W trakcie drukowania prototypu, głowica z dwoma dyszami, podającymi materiał bazowy i materiał podporowy przemieszcza się w płaszczyźnie pionowej i poziomej, nanosząc w odpowiednich miejscach warstwę stopionego materiału. Po zastygnięciu pierwszej warstwy można przystąpić do drukowania kolejnej. Cały proces jest powtarzany aż do momentu, w którym przedmiot zostanie w całości wydrukowany.

Ze spojonych ze sobą warstw powstaje gotowy model 3D, który należy jeszcze ostatecznie poddać usunięciu warstw podporowych

– tak podsumowuje efekt finalny p. Mariusz.

Całkowity czas potrzebny do wydrukowania prototypu danego urządzenia zależy od rodzaju przedmiotu, trudności wykonania, jakości druku oraz grubości warstw nakładanego tworzywa.

Działanie drukarki waha się od kilkunastu minut do nawet kilkugodzinnej pracy

– szacuje p. Mariusz i dodaje:

Przykładowy prototyp ma mniej więcej wymiary: 145/102/26 mm [długość/wysokość/szerokość].

Przygotowanie projektu do druku 3D 

Drukowanie jest etapem finalnym całego procesu wytwarzania prototypów urządzeń w firmie TECH Sterowniki. Poprzedza go faza projektowania oraz dostosowania parametrów technicznych projektu do możliwości drukarki. Jak mówi p. Mariusz:

Pierwsze wizje modelu 3D powstają w głowach konstruktorów. To oni rysują dany obiekt w odpowiednio przeznaczonych do tego programach. Po narysowaniu projekt jest zapisywany i wysyłany do operatorów naszej drukarki. W tym etapie uczestniczą trzy osoby. Osoba zajmująca się obsługą drukarki dostaje projekt zapisany w formacie STL- jest to standardowy format zapisu programów do projektowania 3D.

Później, opracowany i zapisany projekt prototypu przechodzi do etapu dostosowywania parametrów technicznych, aby proces drukowania mógł przebiegać bez przeszkód.

Projekt trzeba przygotować do samego wydruku – „pociąć na warstwy”. W odpowiednim programie ustawiamy parametry, które decydują o ostatecznym wyglądzie wydruku, są to między innymi grubość warstwy, rodzaj wypełnienia czy typ filamentu. Wynikiem naszych działań są instrukcje dla drukarki w formacie- G-code, które musi ona wykonać, by dobrze stworzyć nasz wydruk

– tłumaczy.

Wszystkie czynności związane z przygotowaniem projektu do drukowania są w zależności od stopnia skomplikowania urządzenia mniej lub bardziej czasochłonne.

Czas narysowania modelu 3D i jego stworzenia uzależniony jest od wielu rzeczy. Narysowanie w programie modelu może potrwać nawet 2 tygodnie

– szacuje p. Mariusz.

Druk 3D: wszechstronne korzyści dla firmy i dla użytkowników 

Prototypowanie urządzeń przynosi w praktyce liczne korzyści zarówno odbiorcom urządzeń, jak i ich twórcom. To, o czym wspomina w pierwszej kolejności p. Mariusz to skrócenie czasu pracy nad urządzeniem, dzięki czemu współpraca pomiędzy klientem a producentem jest bardziej elastyczna.

Gdy klient zażyczy sobie jakiekolwiek zmiany w prototypie, to dla nas nie stanowi to żadnego problemu. Wystarczy jedynie poprawa projektu i wydrukowanie nowego modelu. Proces ten jest znacznie tańszy niż produkcja nowej formy wtryskowej

– tłumaczy.

Namacalny produkt znacznie łatwiej sobie także wyobrazić i podjąć decyzję o tym, czy dany model sterownika będzie spełniał oczekiwania.

To, co możemy dotknąć czy wziąć do ręki różni się od tego, co jest na papierze. Dlatego, gdy klient widzi gotowy model prototypu, łatwiej jest mu zobrazować ostateczną wizję projektu, a co za tym idzie skrócić czas pracy i ostatecznie przekonać go

– argumentuje.

Dodatkową zaletą jest fakt, że prototypowanie jest kilkunastokrotnie tańsze oraz szybsze w wykonaniu. To ogrom możliwości, które można wykorzystać jak się chce i kiedy się chce. Jak mówi:

Dzięki gotowemu modelowi 3D wytworzonemu przez naszą drukarkę, dajemy sobie możliwość dokładnego przygotowania prototypu. W gotowy model 3D możemy wstępnie wkomponować zespoły elektroniczne i odwzorować prace krok po kroku gotowego w przyszłości już produktu.

Technologia 3D jest ponadto metodą bardzo kreatywną, która pozwala firmie budować sobie nowe ścieżki rozwoju.

Drukowanie 3D wnosi w życie wiele ciekawych rozwiązań oraz jest niskobudżetową metodą, aby w pełni prototypować swoje własne urządzenia

– mówi.

Co więcej, dzięki temu, że firma TECH Sterowniki posiada własną drukarkę 3D to koszty i czas pracy nad projektem znacznie się skracają.

Technologia druku 3D staje się coraz dojrzalsza

Sięgnięcie w procesie produkcji nie tylko po modele wirtualne, ale również rzeczywiste, trójwymiarowe to ogromny krok w kierunku lepszego dopasowania urządzeń do potrzeb klientów. Przygotowanie trójwymiarowego modelu może dotyczyć danej części urządzenia albo całego obiektu. Druk staje się coraz szybszy, łatwiejszy w użyciu, obsługuje coraz więcej materiałów, drukuje aktywne komponenty i układy. Potwierdzają to wyniki opublikowanego w 2016 roku raportu firmy PricewaterhouseCoopers(PwC), w którym analizie poddane zostały sposoby aktualnego i prognozowanego wykorzystania technologii 3D przez amerykańskich przedsiębiorców. Wynika z niego, że drukowanie 3D staje się coraz bardziej świadomym narzędziem w rękach producentów różnych branż. Ilość przedsiębiorców, którzy wykorzystują drukowanie przestrzenne do prototypowania i produkcji rośnie z roku na rok, o czym świadczy poniższe zestawienie.

Polska to bardzo dynamiczny, szybko rozwijający się rynek. Firma TECH Sterowniki w tym zakresie nie pozostaje z tyłu. Wręcz przeciwnie. Każdego roku wprowadza do swoich produktów kolejne nowe funkcje i projektuje nowe urządzenia. Wykorzystanie drukarki 3D w tym procesie nie tylko ułatwia pracę, ale przede wszystkim pozwala nieustannie się rozwijać i oferować klientom produkty coraz nowocześniejsze i lepiej dopasowane do ich potrzeb.

Chcesz lepiej poznać produkty firmy TECH Sterowniki? Zajrzyj na stronę: https://www.techsterowniki.pl/k/sterowniki. Znajdziesz tam wszystkie, aktualnie dostępne modele naszych sterowników.