Nový partner na trhu 3D kovového tisku na českém trhu

Švédský výrobce Arcam EBM (Electron Beam Melting) známý především dodávkami zařízení 3D kovových tisků pro zdravotnictví a letecký průmysl, který dosud neměl v Česku zastoupení, bude do budoucna zastupován společně s již úspěšně zavedeným Concept Laserem společností MISAN s.r.o.

Nový partner Misanu
Jak jsme již v předchozích článcích na téma 3D kovového tisku popisovali, v průběhu posledních 30 let byly na trh postupně uváděny nejrůznější systémy aditivního zhotovování součástí z kovu. Shodou okolností obě společnosti Concept Laser (CL) i Arcam převzaté nyní společností GE patří do skupiny výrobců využívající princip tzv. práškového lože (Powder bed fusion). Tím však podobnost použitých postupů vrstvení při zhotovování 3D kovového výrobku končí. Skutečností zůstává, že obě společnosti byly a nadále zůstávají v určitém segmentu vzájemnými konkurenty, nyní však pod společnými křídly GE Additive.

Kdo to je švédský Arcam EBM?
Společnost Arcam AB byla založena v roce 1997. Žádost o patent však byla podána již v roce 1993 a popisuje princip natavování elektricky vodivého prášku vrstvu po vrstvě, elektrickým paprskem cíleným na výrobu trojrozměrných těles. Počáteční vývoj se uskutečnil ve spolupráci s Univerzitou v Göteborgu, a od roku 1997, od kdy se datuje vznik firmy, pokračovala už v samostatném vývoji s cílem dále rozvíjet a komercializovat základní myšlenku patentu.
Rok 2002 se stal milníkem v historii Arcamu. S prvními dvěma jednotkami instalovanými u klientů byla technologie konečně připravena pro komerční využití. V roce 2007 prošla firma velmi důležitým mezníkem v oboru ortopedických implantátů. Adler Ortho Group, italský výrobce ortopedických implantátů, uvedl na trh evropský implantát Fixa Ti-Por certifikovaný CE. Po tomto průlomu byla zahájena řada certifikovaných CE implantátů schválených FDA, které byly vyrobeny technologií EBM.
V roce 2007 uvedla společnost Arcam další průmyslový model stroje, větší Arcam A2, především pro výrobu větších konstrukčních dílů pro letecký a kosmický průmysl. A v roce 2009 přichází další model Arcam A1, speciálně vyvinutý pro objemovou výrobu ortopedických implantátů. V témže roce firma uvedla na trh také inovovaný Arcam A2X, který nabízí komoru vhodnou pro zpracování tepelně odolných materiálů s mírně větší stavební obálkou. O tři roky později (2012) předvedla Arcam A2XX nabízející největší obálku na platformě EBM.
V roce 2013 byl představen model Arcam Q10, speciálně koncipován pro průmyslovou výrobu implantátů a následně i model Arcam Q20 určený pro výrobu komponentů leteckého a kosmického průmyslu.
V současnosti má Arcam zařízení 3D kovového tisku instalované po celém světě, využívané převážně v leteckém průmyslu a v oblasti medicínských  implantátů. Technologie EBM je celosvětově chráněna patenty.

Co je to technologie EBM ?
Systémy Arcam EBM využívají vysoce výkonný proud elektronů (elektronový paprsek), který generuje energii potřebnou pro výkonné tavení a vysokou produktivitu. Vychází z nejpokročilejších systémů vychylovací elektroniky umožňující extrémně rychlé a přesné řízení paprsku. To zajišťuje tavení na více bodech současně bez ovlivnění jakosti povrchu, přesnosti nebo rychlosti stavby. Proces dostal název Arcam MultiBeam.

Řízená vakuová technologie
Vakuový systém zajišťuje základní tlak 5 x 10-5 mbar nebo lepší v průběhu procesu stavby. Během procesu je v pracovní komoře zajišťován parciální tlak Helia v hodnotách 4 x 10-3 mbar. Zajištěna je tak dostatečná čistota a kontrola prostředí během stavby dílu.

Současná nabídka Arcam pro aditivní výrobu
Arcam Q10plus - je určen speciálně pro efektivní výrobu ortopedických implantátů. Velikost stavební komory je navržena tak, aby umožnila optimální stohování nejčastějších typů implantátů.
Pracovní prostor je konstruován s ohledem na snadnou manipulaci s práškem a krátkým časem zahájení nové práce. Arcam Q10plus je obzvláště vhodný pro sériovou výrobu implantátů s pokročilými trabekulárními strukturami podporující prorůstání kostní dřeně, stejně jako individuální implantáty postavené na datech  získaných z CT vyšetření jednotlivých pacientů.

Technické parametry Arcam Q10plus
Max. velikost stavěného dílu    200 x 200 x 180 mm (š x d x v)
Max. výkon elektronového paprsku    3000 W
Typ katody    Monokrystalická
Min. průměr paprsku    140 μm
Max. rychlost pohybu paprsku    8000 m/sek
Systém chlazení    Vodou chlazený štít
Tlak vakua ve stavební komoře    5 x 10-4 mbar (před zahájením stavby)
Tlak vakua ve stavební komoře    4 x 10-3 mbar (v průběhu stavby)
Spotřeba helia při stavbě    1 litr/ hod
Spotřeba helia při chlazení    50‒75 litrů
Elektrické připojení    3 x 400 V, 32 A, 7 kW
Rozměry    2060 x 1066 x 2608 mm (v x d x h)
Váha    1681 kg
CAD rozhraní    Standard: STL

Příklady implantátů: Obrázky (viz náhld v pdf)
Implantát jamky kyčelního kloubu                                      
Páteřní  implantáty
Příklad sériové výroby kyčelních implantátů

Arcam Q20plus - zahrnuje v sobě rozšířené sledování kvality procesu včetně Arcam LayerQam pro průběžné sledování parametrů stavby a průkopnický Arcam xQam pro autokalibraci.
Arcam Q20plus nabízí nové možnosti konstrukce součástí. Technologie Arcam EBM umožňuje návrhářům vytvořit zcela nové a inovativní konstrukce výrobků. Komponenty mohou optimalizovat z hlediska snížení hmotnosti nebo s ohledem na jiné funkční aspekty, jako je lepší chlazení, topení nebo filtrační charakteristiky.

Arcam A2X - tento systém je určen pro výrobu funkčních součástí v leteckém průmyslu, stejně jako v ostatních průmyslových odvětvích. Může pracovat se širokou škálou materiálů. Pro své parametry je vyhledáván a používán také na pracovištích významných univerzit a výzkumných institucí po celém světě.
Mezi významné přednosti systému Arcam A2X patří schopnost pracovat s procesními teplotami do 1100 °C. Konstrukční komora je speciálně navržena tak, aby odolávala extrémně vysokým teplotám procesu nezbytným pro aplikace titanových a tepelně odolných materiálů, jako jsou např. TiAl a Inconel 718. Kromě výroby je Arcam A2X velmi vhodný pro výzkum a vývoj procesů nových materiálů. Arcam má otevřenou materiálovou strategii, která může aktivně podporovat zákazníky, kteří pracují s vlastním procesorem.

Technické parametry Arcam A2X
Max. velikost stavěného dílu    200 x 200 x 380 mm (š x d x v)
Max. výkon elektronového paprsku    3000 W
Typ katody    Wolframová
Min. průměr paprsku    250 μm
Max. rychlost pohybu paprsku    8000 m/sek
Systém chlazení    Bez chlazení
Tlak vakua ve stavební komoře    5 x 10-4 mbar (před zahájením stavby)
Tlak vakua ve stavební komoře    4 x 10-3 mbar (v průběhu stavby)
Spotřeba helia při stavbě    1 litr/hod
Spotřeba helia při chlazení    50‒75 litrů
Elektrické připojení    3 x 400 V, 32 A, 7 kW
Rozměry    1850 x 900 x 2200 mm (š x d x v)
Váha    1700 kg
CAD rozhraní    Standard: STL

Materiály, se kterými Arcam pracuje
Svým technickým zaměřením se Arcam orientuje především na materiály používané v preferovaných oborech Arcamu, tj. chromkobaltové a titanové slitiny pro medicínské účely, titanové slitiny a kobaltové slitiny typu Inconel 718 pro teplotně a mechanicky namáhané součásti leteckých motorů a prostředků kosmického výzkumu.
Základní přehled materiálů , které Arcam sám dodává:

> Titanium Ti6Al4V
> Titanium Ti6Al4V ELI
> Titanium Grade 2
> Cobalt-Chrome, ASTM F75
> Nickel Alloy 718

Pro tyto materiály jsou k dispozici i hodnoty základních nastavení parametrů procesu stavby. Nutno dodat argument, který Arcam využívá, že v porovnání s laserovými systémy jsou tyto materiály v hrubší konzistenci, a tudíž i nižší cenové relaci.
Stejně jako u ostatních systémů s práškovým ložem je nespotřebovaný prášek recyklovatelný prostřednictvím jednoduchých prosévacích systémů.

Závěrem
Český zájemce o aditivní výrobu dílů jistě uvítá každého dalšího dodavatele na trhu 3D kovových systémů, obzvláště podaří-li se mu efektivně vyplnit oblast nasazení, kde bude prokazatelně produktivnější a cenově výhodnější. Na tuto roli má Arcam dostatek ambicí i argumentů.

Publikováno: 31. 3. 2019 | Počet zobrazení: 1483 318