Využití 3D tisku v nedestruktivním zkoušení

Tyto kontroly však nejsou většinou jednoduché a ani levné. A zde se objevil vynikající pomocník – 3D tisk.
I v minulosti, ještě před příchodem aplikací jako Phased Array, ET Array, PEC a dalších, byly používány manipulátory. Jejich výroba však byla náročná a to přesto, že v mnoha případech nebyly konstrukčně příliš složité. Základním stavebním kamenem byl kov, (někdy) doplněný prvky z plastu – vše však muselo být obráběno. Vyrábět formy na vstřikování, případně lisovací přípravky apod., se samozřejmě pro výrobu kusů či malé série absolutně nevyplácelo. Stálo značnou námahu postavit manipulátor či vyrobit přípravek. V případě, že došlo k chybě při návrhu nebo při výrobě, znamenalo to začít znovu od začátku. Tyto přípravky měly jednu výhodu – vzhledem k použití kovových dílů byly poměrně odolné vůči drsnějšímu zacházení, a materiály také nestárly.
Příchod 3D tiskáren umožnil nový technický přístup k návrhu i konstrukci „pomůcek“ pro NDT. Sice ne zcela všechny, ale velkou část prvků bylo možné vyrobit jiným způsobem než obráběním. A uvedení tiskáren značky Průša na trh výrazně podpořilo jejich používání v NDT – alespoň tedy v našem případě.

Obecně lze o 3D tisku říci, že:
- umožňuje nahradit některé kovové součástky plastovými a tím redukovat náklady a čas na obrábění,
- výrazně urychluje vývoj přípravků,
- umožňuje vytvářet přípravky i jen pro jednu zcela konkrétní úlohu při dobrém poměru náklady/užitná hodnota,
- dává možnost kombinace 3D tisku s dalšími materiály, polotovary atd.,
- velmi jednoduše a rychle umožňuje přizpůsobovat díl a vyladit ho i způsobem pokus/omyl s minimálními náklady.

3D tisk není samospasitelný
Existuje více principů a způsobů 3D tisku a tím samozřejmě i různá užitná hodnota vyráběných dílů, náklady na výrobu jsou však výrazně rozdílné. Pro kusovou výrobu je nejjednodušší a nejlevnější používat běžně dostupné materiály. Jsou zde pak ale i nevýhody, které je nutné zmínit.
Problém představují vlhkost, teplota, vlastnosti použité hmoty atd. Obecně lze říci, že filamenty (tedy plastové „struny“, které jsou taveny a pak vytlačovány tryskou) nejsou vůbec vhodné pro teploty výrazněji přesahující běžné teploty. I působení jen běžného prostředí (UV záření, zvýšená teplota a v mnoha případech i vlhkost) vede ke změně a deformaci tvaru, materiál mění i své mechanické vlastnosti, např. křehne.
Ale zde je zároveň ta největší výhoda. Pokud máte stále soubory s daty a 3D tiskárna funguje, můžete si vytisknout duplikát.
Důležité je si ovšem uvědomit, že 3D tisk není samospasitelný. V žádném případě si nelze představovat, že díky 3D tisku jsou problémy vyřešeny. Pokud nemá konstruktér zkušenosti z vlastního výkonu NDT, pro který vyvíjí přípravek, zároveň nemá představivost a alespoň minimální konstrukční schopnosti, nemluvě o programování a základních znalostech hardware, pak cesta vůbec nebude jednoduchá.
Při konstrukci manipulátorů se nám velmi osvědčilo využití možností 3D tisku. Díky značným zkušenostem s vývojem a použitím 3D tiskáren pro oblast nedestruktivního zkoušení, představuje pro nás použití systémů ideální příležitost pro poskytování služby zákazníkům.
Společnost TEDIKO tím v mnoha případech používá pro měření manipulační prostředky vyvinuté na míru. Tyto prostředky umožňují především kontrolovaný pohyb měřících sond, urychlují a zpřesňují jejich kontrolu.

TEDIKO a 3D tisk
3D tiskárny společnost TEDIKO používá již pět let. V současnosti se jedná o tiskárny značky Průša a větší tiskárnu BCN3D. Všechny jsou založeny na technologii FFF (Fused Filament Fabrication) na principu vrstvení roztaveného plastu vytlačováním vlákna z extrudéru.
Tiskárny Průša Research jsou běžně vybaveny jedním direct drive extrudérem na tiskové hlavě, umožňují tedy tisk jen jedním materiálem. Použití původního MMU (Multi Material Unit), tzn. zařízení, které umožňuje tisknout až pěti strunami a jednotka si je vyměňuje, se kvůli nespolehlivosti pro dané úlohy však příliš neosvědčilo. I z tohoto důvodu jsme tiskárny vybavili kamerovým systémem, aby bylo možné sledovat stav on-line a případně do procesu zasáhnout. Tyto tiskárny jsou použitelné především s klasickými strunami a hodí se zejména k tištění menších dílů.
Naproti tomu větší tiskárna BCN3D Epsilon W27 SC je vybavena dvěma nezávislými extrudéry s bowdenovým systémem. Extrudéry jsou mimo tiskové hlavy. Díky konstrukci lze při tisku využít dvě různé struny při jedné tiskové úloze, ale i systém duplikování, kdy oba extrudéry tisknou to samé v jeden okamžik, nebo systém zrcadlení, kdy jsou zároveň vytištěny dva zrcadlové díly, které je možné poté spojit. Tiskárna je vybavena prostorem na uchovávání filamentů v co nejsušším prostředí. Má také vlastní UPS, které v případě výpadku napájení zajistí pozastavení tisku, zaparkování hlav, vyčkání na obnovení napájení a obnovu tisku z místa, kde bylo přerušeno. Výhodou tiskárny je možnost použití téměř všech druhů strun, včetně plněných uhlíkovými či skleněnými vlákny. Tiskárna je díky své velikosti vhodná pro tisk větších dílů.
Společnost TEDIKO využívá tiskáren především pro výrobu komponentů pro manipulátory a mechanické prostředky pro zkoušení ultrazvukem metodami Phased Array a ToFD a pro vývoj aplikací pro metodu vířivých proudů včetně Array sond (pole vířivých proudů).
Především v případě Array sond, ale i flexibilních Phased Array sond, jsou vytvářeny konkrétní kryty a nástavce, které podstatně snižují riziko poškození těchto abnormálně drahých sond. Při vývoji a stavbě prostředků jsou plastové díly kombinovány s takovými kovovými prvky, jako jsou ložiska, ložiskové dráhy, závitové tyče, matice, držáky atd. To vše umožňuje operativní a pružné uzpůsobování měřícího zařízení úkolům kladeným na měření podle situace a okamžitých požadavků.
Popsané způsoby řešení jsou vhodné pro diagnostiku stavu a sledování životnosti výrobního zařízení v energetice, teplárenství, chemickém průmyslu včetně rafinérií a dalších průmyslových oborech, zkoušek tlakových a plynových zařízení.

TEDIKO, s.r.o., Pražská 5487, 430 01 Chomutov
tel.: 474 652 161, e-mail: info@tediko.cz, www.tediko.cz

Publikováno: 4. 10. 2021 | Počet zobrazení: 602 132