SEAM – ultrarychlá 3D tiskárna
Vědci z německého Fraunhoferova institutu pro obráběcí a tvářecí technologie vyvinuli výrobní technologii umožňující velkoplošný 3D tisk složitých geometrií, která je osmkrát rychlejší než konvenční 3D tisk.
Vysokorychlostní systém Screw Extrusion AM (SEAM) je určen pro vysoce výkonné plasty, které mohou představovat problematický materiál pro běžné 3D tiskárny, jež jsou navíc ve srovnání s novou technologií výrazně pomalejší. Standardní stolní 3D tiskárny (FDM) mohou produkovat 60 g materiálu za hodinu, ale stroj SEAM zvládne za tuto dobu až 10 kg (!) materiálu. To představuje tisk rychlostí 1 m/s. S tryskou o Ø 1 mm dokáže vytvořit 30 cm vysoký plastový objekt za pouhých 18 minut, zatímco některým 3D tiskárnám pracující s konvenční FFF technologií může trvat až hodinu, než vytvoří suvenýr kapesní velikosti.
Vyvinutý proces dosahuje zmíněné výrobní rychlosti kombinací 3D tisku s technologií obráběcích strojů. Enormní rychlost tisku umožňuje systém šnekového extrudéru, díky kterému rychle a hladce přechází granuláty materiálu plastifikací. Pro zpracování plastů vědci používají speciálně navrženou jednotku, která taví surovinu a vytlačuje ji vysokou výstupní rychlostí. Jednotka je instalována nad konstrukční plošinou otočnou v 6 osách a řídí ukládání v závislosti na rychlosti tisku. Pomocí trysky Ø 1 mm může být materiál nanášen v šířkách od 1,2 do 3,1 mm, což zajišťuje vynikající přilnavost vrstvy a vytváření silných stěn pro výrobu tvrdších dílů.
Tato experimentální jednotka je hybridem CFRP (tzn. uhlíkovými vlákny zesílených plátů) a 3D tištěných struktur. SEAM má umožnit jako vůbec první systém svého druhu tisknout na vstřikované komponenty nebo plechy, i na zakřivené struktury (se samostatně se pohybující osou Z). Horký plast je ukládán ve vrstvách na konstrukční platformu, přičemž pohybový systém stroje zajišťuje, že konstrukční deska klouže pod tryskou tak, že se vytvoří předem naprogramovaný tvar součásti – může se pohybovat v osách X, Y a Z rychlostí 1 m/s, a může být také nakloněna až o 45 stupňů.
„To nám umožňuje tisknout 8krát rychleji než konvenční procesy, čímž se enormně zkrátí doba výroby plastových součástí," řekl Dr. Martin Kausch z výzkumného týmu Fraunhofer IWU.
Dynamické lůžko systému SEAM na pohybovém systému hexapod (což je 6osá platforma pro paralelní kinematiku schopná se natáčet, naklánět a klouzat s vysokou přesností) umožňuje vytvářet i složité geometrie bez použití podpůrných struktur. Dovoluje také tisknout 3D obrysy nad krokovacím vzorem způsobeným vrstvením materiálu pod úhlem, díky čemuž jsou součásti plynulejší a silnější. Kromě toho mohou být komponenty přidávány do procesu během tisku. Tiskárna může tisknout kolem těchto komponent i na jejich vrcholu. Komplex funkcí, které systém nabízí, umožňuje dosáhnout až 200% materiálové úspory.
Protože byl systém navržen pro průmyslové využití, zvládne širokou škálu materiálů, včetně polypropylenu a polyamidu 6 se 40% obsahem uhlíkových vláken. Šnekový vytlačovací systém umožňuje volně mísit různé materiály, takže lze pro různé aplikace vytvářet různé kompozity.
Vladimír Kaláb
236
.gif)
