Produkcja niskoseryjna na The Form 2

Kategoria: Desktopowe drukarki 3D Poradniki 05 Lut 2018

Obiegowe przekonanie jest takie, że technologie druku 3D z żywic światłoutwardzalnych są idealne w tworzeniu bardzo precyzyjnych modeli protoypowych, natomiast chcąc prowadzić produkcję niskoseryjną należy zwrócić się w kierunku metod SLS (selektywne spiekanie sproszkowanych tworzyw sztucznych), lub FDM (druk 3D z termoplastów) – lecz w tym wypadku tylko pod warunkiem relatywnie prostej geometrii i raczej niewielkich gabarytów. Tymczasem produkcja niskoseryjna z wykorzystaniem żywic fotopolimerowych jest jak najbardziej możliwa, o ile rzeczy jakie zamierzamy przy tym tworzyć spełniają odpowiednie warunki…

Największymi barierami przy seryjnej produkcji detali w technologii SLA są długi czas druku 3D oraz złożony post-processing. Z uwagi na to, że wysokość drukowanych warstw wynosi zwykle 0,025 – 0,05 mm, czas potrzebny na wyprodukowanie danego elementu jest z natury rzeczy dłuższy, niż w przypadku popularnego FDM, gdzie rzadko drukujemy rzeczy na warstwach niższych niż 0,1 mm (a zwykle jest to 0,15 – 0,2 mm). Dodatkowo wydrukowane detale trzeba kąpać w alkoholu izopropylowym w celu oczyszczenia ich z nieutwardzonej żywicy i w niektórych przypadkach dodatkowo naświetlać UV.

A co jeśli mamy za zadanie wyprodukować dużą liczbę małych, precyzyjnych modeli? Wbrew pozorom technologia SLA może się tutaj świetnie odnaleźć i być z powodzeniem zastosowana. Poniższy przykład przedstawia produkcję drobnych gadżetów wykonanych na drukarce 3D The Form 2, jednakże może mieć zastosowanie także w obszarze zupełnie innych – dużo bardziej funkcjonalnych modeli, które mogą zostać użyte jako docelowe, finalne elementy konstrukcyjne urządzeń lub maszyn.

Zanim przejdziemy dalej, musimy pamiętać o dwóch warunkach bezwzględnych, które uczynią tego typu zadanie sensownym:

  • niewielkie gabaryty drukowanego modelu, nieprzekraczające 2-4 cm w dowolnej z osi
  • relatywnie prostą (jak na metodę SLA) geometrię, która nie będzie wymagała stosowania skomplikowanych struktur podporowych.

Za pomocą drukarek 3D The Form 2 możemy zatem drukować koła zębate, drobne elementy konstrukcyjne, obudowy, zaciski i szereg innych rzeczy, które charakteryzują się małym rozmiarem i nie są możliwe do wydrukowania z termoplastów w technologii FDM. My drukowaliśmy Wiedźmińskie medaliony o długości zaledwie 15 mm i wysokości 12 mm. Służą nam jako gifty, które wręczamy osobom / firmom, które odwiedzają nas podczas różnego rodzaju szkoleń, konsultacji czy innych spotkań biznesowych i są dowodem na to, jakie efekty można osiągnąć stosując druk przestrzenny z żywic.

Model, który drukowaliśmy znajduje się na Thingiverse, a jego twórcą jest użytkownik serwisu – Jooxoe3i.

Modele przygotowujemy do druku w oprogramowaniu PreForm. Pojedynczy model drukowany z żywicy GREY na warstwie 0,05 mm i domyślnych ustawieniach slicera drukuje się 01:15.

Maksymalna liczba modeli, jaka zmieści się nam na stole w takiej konfiguracji to nieco ponad 40 (w poniższym ustawieniu 42). Czas druku 3D to jednak zaledwie 03:30. Tym samym przy standardowym, ośmiogodzinnym dniu pracy jesteśmy w stanie wyprodukować blisko 130 modeli, co jest całkiem dobrym wynikiem.

Proces drukowania przebiega bez najmniejszych problemów. Po zakończeniu pracy kąpiemy wydruki w alkoholu izopropylowym. Od pewnego czasu korzystamy z dedykowanej stacji – FormWash produkowanej przez Formlabs. Stół z wydrukami zawieszamy na ramieniu, które zanurza go w alkoholu izopropylowym i płucze przez 10 minut. Wydruki mogą być również zdjęte ze stołu i wrzucone bezpośrednio do metalowego koszyka, bez potrzeby płukania samego stołu.

Niestety tego typu wydruki musimy odcinać ręcznie ze struktur podporowych cążkami, co jest już nieco żmudnym procesem.

Sprawdźmy zatem, czy istnieje inna, prostsza i szybsza metoda? Korzystając z domyślnych ustawień PreForm – One Click Print, program nie tylko generuje automatycznie podpory i strukturę przytrzymującą wydruk do stołu roboczego, lecz również pozycjonuje wydruki względem jego powierzchni, obracając je pod kątem ok. 45°. Spróbowaliśmy to nieco zmodyfikować i ich nie odwracać, drukując je niejako na płasko…

Na pierwszy rzut oka to rozwiązanie wygląda fantastycznie. Na stole nie tylko mieszczą się aż 63 detale (o 20 więcej niż w domyślnej konfiguracji), to czas pracy jest krótszy o 15 minut (03:15). Niestety jest też pewien haczyk…

Proces druku 3D z żywic światłoutwardzalnych w technologii Formlabs polega na tym, że stół roboczy na przemian zanurza się i wynurza po wydrukowaniu każdej warstwy (dodatkowo żywica w pojemniku jest przeczesywana przez ramię czyszczące). Sprawia to, że jeżeli w geometrii detalu są miejsca, gdzie żywica może napłynąć i nie mieć przestrzeni żeby wyciec podczas podnoszenia się stołu, może odkształcić model. Tak jest w tym przypadku – powierzchnia struktury podtrzymującej wydruk a spód medalionu są względem siebie równoległe. W domyślnej konfiguracji medaliony były przechylone o ok. 45°.

Mimo to postanowiliśmy to przetestować…

Wydruk i post-processing przebiegły bez najmniejszych problemów. Na dodatek wydruki udało się zdejmować ze struktur podporowych ręcznie, bez konieczności używania narzędzi.

Niestety zgodnie z podejrzeniami, spody medalionów delikatnie się odkształciły. Nie stanowiło to problemu biorąc pod uwagę przeznaczenie modeli, ale w przypadku gdyby były to modele techniczne, wykorzystywane docelowo w pracy, dyskwalifikowałoby to je. My mimo to kontynuowaliśmy wydruk medalionów w takiej formie.

W przeciągu kilku dni wydrukowaliśmy ich w liczbie blisko 500 szt.

 

O autorze
Paweł Ślusarczyk

Prezes zarządu i Business Development Manager w CD3D Sp. z o.o. Od stycznia 2013 roku związany z branżą druku 3D.

ARTYKUŁY POWIĄZANE

Ostatnie komentarze