Všichni jsme si na pláži stavěli hrady z písku: mohutné zdi, majestátní věže, příkopy plné žraloků. Pokud jste alespoň trochu jako já, budete překvapeni, jak dobře drží pohromadě malé množství vody – alespoň do té doby, než se objeví váš starší bratr a v záchvatu ničivé radosti ho kopne.
Podnikatel Dan Gelbart také používá vodu k lepení materiálů, ačkoli jeho návrh je mnohem odolnější než víkendová plážová podívaná.
Jako prezident a zakladatel společnosti Rapidia Tech Inc., dodavatele systémů pro 3D tisk kovů ve Vancouveru v Britské Kolumbii a Libertyville v Illinois, vyvinul Gelbart metodu výroby dílů, která eliminuje časově náročné kroky spojené s konkurenčními technologiemi a zároveň výrazně zjednodušuje odstraňování podpůrných prvků.
Díky tomu je spojování více dílů o nic složitější, než je pouhé namočení do trochy vody a slepení k sobě – a to i u dílů vyrobených tradičními výrobními metodami.
Gelbart hovoří o některých zásadních rozdílech mezi svými systémy na vodní bázi a systémy používajícími kovové prášky obsahující 20 % až 30 % vosku a polymeru (objemově). Dvouhlavé kovové 3D tiskárny Rapidia vytvářejí pastu z kovového prášku, vody a pryskyřičného pojiva v množství od 0,3 do 0,4 %.
Díky tomu, vysvětlil, odpadá proces odstraňování pojiva vyžadovaný konkurenčními technologiemi, který často trvá několik dní, a díl lze odeslat přímo do spékací pece.
Ostatní procesy se většinou nacházejí v „dlouholetém odvětví vstřikování plastů (MIM), které vyžaduje, aby neslinuté díly obsahovaly relativně vysoké podíly polymeru, aby se usnadnilo jejich uvolnění z formy,“ uvedl Gelbart. „Množství polymeru potřebné ke spojení dílů pro 3D tisk je však ve skutečnosti velmi malé – ve většině případů postačuje jedna desetina procenta.“
Proč tedy pít vodu? Stejně jako v našem příkladu s hradem z písku, který byl použit k výrobě pasty (v tomto případě kovové pasty), drží polymer díly pohromadě, když schnou. Výsledkem je díl s konzistencí a tvrdostí křídy z chodníku, dostatečně pevný, aby vydržel obrábění po montáži, šetrné obrábění (ačkoli Gelbart doporučuje obrábění po slinování), montáž s vodou s dalšími nedokončenými díly a odeslání do pece.
Eliminace odmašťování také umožňuje tisk větších dílů s většími stěnami, protože při použití kovových prášků impregnovaných polymerem nemůže polymer „vyhořet“, pokud jsou stěny dílu příliš silné.
Gelbart uvedl, že jeden výrobce zařízení požadoval tloušťku stěny 6 mm nebo méně. „Řekněme, že vyrábíte součástku o velikosti počítačové myši. V takovém případě by vnitřek musel být buď dutý, nebo z nějakého druhu síťoviny. To je skvělé pro mnoho aplikací, cílem je dokonce i lehkost. Pokud je ale vyžadována fyzická pevnost, jako je šroub nebo jiná vysoce pevná součástka, pak [vstřikování kovového prášku] nebo MIM obvykle nejsou vhodné.“
Čerstvě vytištěná fotografie rozdělovače ukazuje složité vnitřní mechanismy, které dokáže tiskárna Rapidia vytvořit.
Gelbart poukazuje na několik dalších vlastností tiskárny. Kazety obsahující kovovou pastu jsou znovu naplnitelné a uživatelé, kteří je vrátí společnosti Rapidia k doplnění, obdrží body za jakýkoli nepoužitý materiál.
K dispozici je celá řada materiálů, včetně nerezové oceli 316 a 17-4PH, INCONEL 625, keramiky a zirkonie, ale také mědi, karbidu wolframu a několika dalších materiálů, které jsou ve vývoji. Podpůrné materiály – tajná ingredience v mnoha kovových tiskárnách – jsou navrženy pro tisk na substráty, které lze ručně odstranit nebo „odpařit“, což otevírá dveře k jinak nereprodukovatelným vnitřním povrchům.
Společnost Rapidia podniká čtyři roky a je třeba uznat, že teprve začíná. „Společnost si dává na čas, aby věci napravila,“ řekl Gelbart.
Doposud on a jeho tým nasadili pět systémů, včetně jednoho v Selkirk Technology Access Center (STAC) v Britské Kolumbii. Výzkumník Jason Taylor používá stroj od konce ledna a oproti několika stávajícím 3D tiskárnám STAC zaznamenal mnoho výhod.
Poznamenal, že schopnost „slepovat vodou“ surové díly před slinováním má velký potenciál. Je také obeznámen s problematikou spojenou s odmašťováním, včetně používání a likvidace chemikálií. Ačkoli dohody o mlčenlivosti Taylorovi brání ve sdílení podrobností o většině jeho práce, jeho první testovací projekt je něco, co by si mnoho z nás mohlo představit: 3D tištěná tyčinka.
„Dopadlo to perfektně,“ řekl s úsměvem. „Dokončili jsme čelní plochu, vyvrtali otvory pro hřídel a teď ho používám. Jsme ohromeni kvalitou práce odvedené s novým systémem. Stejně jako u všech slinutých dílů dochází k určitému smrštění a dokonce i k mírnému nesouososti, ale stroj je dostačující. Tyto problémy dokážeme důsledně kompenzovat v konstrukci.“
Zpráva o aditivní výrobě se zaměřuje na využití technologií aditivní výroby v reálné výrobě. Výrobci dnes používají 3D tisk k výrobě nástrojů a přípravků a někteří dokonce používají aditivní výrobu pro velkoobjemovou výrobu. Jejich příběhy zde budou prezentovány.