Druk 3D w przemyśle

Druk 3d obecny jest w wielu dziedzinach naszego życia. Co raz częściej jest on wykorzystywany w przemyśle. Branża automotive jest jednym z obszarów, który opiera swoje konstrukcje na technologii druku 3D. Pozwala on na szybkie prototypowanie nowych rozwiązań oraz daje możliwość sprawdzenia ich funkcjonalności przy nakładzie niskich kosztów. Części wykonywane przy użyciu drukarek 3D pozwalają również zmniejszyć zużycie materiału potrzebnego do ich wytworzenia oraz ograniczają powstające odpady. Otrzymane konstrukcje są lżejsze jednak zachowują wytrzymałość tych wyprodukowanych metodami tradycyjnymi. Oznacza to obniżenie kosztów produkcji ale przede wszystkim ma wpływ na ochronę środowiska, co stanowi ważny aspekt we współczesnym świecie.

W branży motoryzacyjnej druk 3D stosowany jest do prototypowania części co pozwala na wizualną ocenę podzespołów oraz dopasowanie ich do karoserii. Drukowane części zewnętrzne np. zderzaki samochodowe służą do przeprowadzania testów ergonomicznych oraz funkcjonalnych. Technologią druku 3D najczęściej metodą FDM wytwarzane są również prototypowe elementy wewnętrzne pojazdów, takie jak kierownice oraz deski rozdzielcze. W obszar druku wpisują się także narzędzia montażowe, które są przeznaczone do określonych modeli. Charakteryzują się one krótkim czasem realizacji oraz mniejszą masą niż te wyprodukowane tradycyjnymi metodami. Z zalet przestrzennego druku korzysta wiele firm z branży motoryzacyjnej. Jednym z przykładów może być koncern Opla, który opracował specjalne narzędzia z druku 3D stosowane do montażu niektórych modeli ich samochodów. Między innymi do produkcji modelu Adam Rocks wykorzystywanych jest około 40 wydrukowanych przyrządów montażowych. Kolejną firmą, która w swojej produkcji stosuje metody addytywne jest BMW. Za pomocą tej technologii wytwarzane są wirniki pompy wodnej w wyścigowych M4 startujących w serii DTM. Powstało kilkaset takich aluminiowych części i wszystkie przeszły testy pozytywnie. Innym projektem tego koncernu jest wspornik dachowy dla modelu BMW i8 Roadster. Zoptymalizowana część podtrzymuje pokrywę dachu i skutecznie utrzymuje ruchy na minimalnym poziomie, aby zapobiec zawijaniu się pokrywy podczas procesu otwierania. Dzięki wykonaniu elementu w technologii druku przestrzennego jego sztywność wzrosła dziesięciokrotnie w porównaniu do tradycyjnej wersji formowanej wtryskowo. Głównymi sposobami, w których wykonywane są narzędzia i części do samochodów przy użyciu metod szybkiego wytwarzania są metody SLS oraz SLM.

Pierwsza z nich polega na selektywnym spiekaniu laserowym proszków z różnych materiałów. Najczęściej wykorzystuje się tworzywa sztuczne takie jak: poliamidy lub metale. Spiekanie w tej metodzie oznacza łączenie drobinek proszku przez ich nadtapianie. Czasami aby uzyskać lepszą wytrzymałość i gęstość modelu, w metodzie tej pojawia się konieczność infiltracji porów pozostałych pomiędzy drobinami proszku. Do wytwarzania modeli używa się laserów o dużej mocy. Metoda ta jest atrakcyjna ze względu na duży zakres dostępnych materiałów. Natomiast SLM opiera się na stapianiu/przetapianiu materiałów sproszkowanych wiązką lasera. Najczęściej wykorzystywanymi materiałami w tej metodzie są stale nierdzewne oraz tytan i jego stopy ale można korzystać również np. ze stopów niskotopliwych. W metodzie SLM nie dochodzi do powstawania porów dzięki pełnemu przetopieniu materiału proszkowego przez wiązkę lasera. Modele otrzymane z proszków metali posiadają wytrzymałość zbliżoną do części produkowanych tradycyjnymi sposobami, co sprawia, że mogą być montowane jak w pełni wytrzymałe elementy różnego rodzaju urządzeń. Metodą SLM można wytworzyć części, które są drogie i trudne do wykonania metodami tradycyjnymi.

Metody druku 3D do tej pory nie znajdują zastosowania w produkcji wielkoseryjnej jednak wdrażanie ich w obszar przemysłu może pozwolić na redukcje zanieczyszczeń oraz odpadów, które powstają podczas stosowania metod tradycyjnych. Prototypowanie wnętrz samochodów pod indywidualne oczekiwania klientów może mieć również wpływ na poprawę komfortu ich użytkowania, a co za tym idzie na poprawę samopoczucia grupy osób zawodowo zajmujących się transportem.


Autor: Katarzyna Schab

Artykuł przygotowany w ramach projektów BLOOM i Inicjatywa Awangarda

BloomAwangarda

PODZIEL SIĘ