211service.com
Czy ta maszyna może wprowadzić druk 3D do wielkich lig produkcyjnych?
Wynalazca nowego rodzaju drukarki 3D twierdzi, że jego grupa badawcza zbuduje potężną maszynę zdolną do masowej produkcji konkurencyjnych cenowo części z tworzyw sztucznych w ciągu dwóch lat.
Obecnie trwają prace nad większą wersją tej szybkobieżnej maszyny do spiekania.
Wykonywanie części z tworzyw sztucznych warstwa po warstwie zgodnie z cyfrowymi instrukcjami jest procesem bardzo powolnym w porównaniu z konwencjonalnymi metodami. Dlatego produkcja addytywna – lub drukowanie 3D, jak jest powszechnie znane – była dotychczas opłacalna tylko przy wytwarzaniu niewielkich partii produktów niszowych, takich jak implanty dentystyczne i obudowy aparatów słuchowych. Nowa technika może zwiększyć liczbę części, które można wykonać w ten sposób ekonomicznie z tysięcy do milionów na raz, przynajmniej w przypadku małych, skomplikowanych obiektów.
W porównaniu z konwencjonalnymi technologiami, takimi jak formowanie wtryskowe, wytwarzanie przyrostowe może znacznie zmniejszyć zużycie materiału i wyeliminować kosztowne oprzyrządowanie potrzebne do wykonania niektórych skomplikowanych kształtów. Sprawia również, że bardziej praktyczne jest projektowanie unikalnych architektur części, które na przykład mogą sprawić, że samochody i samoloty będą lżejsze i bardziej oszczędne pod względem zużycia paliwa (patrz 10 Przełomowe technologie 2013: Produkcja addytywna).
Neil Hopkinson , profesor inżynierii mechanicznej na Uniwersytecie w Sheffield w Wielkiej Brytanii, od ponad dekady opracowuje nową metodę, zwaną spiekaniem szybkim.
Maszyny do spiekania laserowego budują obiekty za pomocą lasera jednopunktowego do topienia i łączenia cienkich warstw sproszkowanego polimeru, jedna po drugiej. Hopkinson zastąpił system laserowy, który jest zarówno drogi, jak i powolny, lampą podczerwieni i atramentową głowicą drukującą. Głowica drukująca szybko i precyzyjnie dostarcza wzory materiału pochłaniającego promieniowanie do łoża proszkowego. Następnie wystawiając proszek na działanie światła podczerwonego, proszek topi się i stapia we wzory, a maszyna tworzy cienkie warstwy jedna po drugiej — podobnie do sposobu, w jaki działa spiekanie laserowe, ale znacznie szybciej.
Grupa Hopkinsona wykazała już, że metoda działa na stosunkowo małą skalę. Obliczyli również, że biorąc pod uwagę wystarczająco dużą powierzchnię budynku, szybkie spiekanie jest około 100 razy szybsze niż spiekanie laserowe niektórych rodzajów części i że może być konkurencyjne kosztowo w porównaniu z formowaniem wtryskowym przy wytwarzaniu milionów małych, złożonych części na raz, mówi Hopkinson. Teraz grupa faktycznie zbuduje maszynę, korzystając z funduszy rządu brytyjskiego i kilku partnerów przemysłowych.
Spiekanie z dużą szybkością może być bardzo szybkie, a w niektórych przypadkach proces ten może być znacznie tańszy niż spiekanie laserowe, mówi Phil Reeves , wiceprezes ds. doradztwa strategicznego dla Stratasys, wiodącego producenta wielu rodzajów maszyn i materiałów do wytwarzania przyrostowego. Jednak wciąż potrzeba dużo pracy, aby opracować materiały, które mogą współpracować z procesem, jeśli celem jest konkurowanie z formowaniem wtryskowym, mówi. Sądząc po tym, co Hopkinson upublicznił, gama polimerów, które działają z szybkim spiekaniem, jest ograniczona w porównaniu z formowaniem wtryskowym, mówi Reeves, a wiele polimerów przemysłowych może nie być kompatybilnych z tym procesem, ponieważ opiera się na połączeniu proszku z dodatkowym materiałem pochłaniającym światło.
Innym potencjalnym wyzwaniem dla komercjalizacji technologii Hopkinsona, mówi Reeves, jest to, że Hewlett-Packard opracowuje bardzo podobną technologię. Chociaż niewiele wiadomo o systemie HP, zwanym Wielostrumieniowa fuzja , jasne jest, że wykorzystuje również atramentową głowicę drukującą, która może dostarczać zarówno materiał pochłaniający promieniowanie, jak i inny materiał, który nazywa się środkiem do wykańczania detali.
Co jest warte, szybkie spiekanie Hopkinsona jest opatentowane, a własność intelektualna należy do poprzedniej instytucji Hopkinsona, Loughborough University, która udzieliła licencji na technologię kilku podmiotom, w tym niemieckiej firmie zajmującej się drukowaniem 3D. Voxeljet . Hopkinson twierdzi, że maszyna, którą teraz buduje jego grupa, będzie w stanie dostarczać dodatkowe materiały, takie jak atramenty przewodzące używane do drukowania urządzeń elektronicznych, co pozostaje dużym wyzwaniem technicznym dla wytwarzania przyrostowego. Nie wierzę, że HP planuje to zrobić, mówi.