3D nyomtatott fröccsöntő formák forradalmasíthatják a prototípus gyártást

A Bi-Link, egy mérnöki megoldásokkal és megmunkálással foglalkozó amerikai vállalat, a 3D Systems nyomtatóit felhasználva készít öntőformákat különböző műanyagokból. Ezekkel a formákkal a kisméretű alkatrészek alacsony darabszámú sorozatait, prototípusait gyárthatjuk le, a hagyományos módszernél jóval olcsóbban és gyorsabban.

Az elmúlt három évben Frank Ziberna, a Bi-Link kutatás fejlesztési igazgatója, és kollégái a fröccsöntő formák 3D nyomtatóval történő elkészítésének minden akadályáról hallottak. Terjedtek olyan tévhitek, hogy a technológia nem elég gyors, a minőség meg sem közelíti a fémből készült formákét, vagy hogy ezek a szerszámok nem bírják a hőt és a nyomást. Azonban a Bi-Link számára mindez nem jelentett akadályt.

Bi-Link_3D_printing

Hónapok helyett napok

A Bi-Link-nél jelenleg 3 db 3D Systems ProJet® 3500 HD Max nyomtatót használnak fröccsöntő formák és prototípusok gyártására. A gépeket eredetileg professzionális tervezési és megmunkálási alkalmazásokra és funkcionális műanyag alkatrészek gyártására tervezték. Termékek gyártásához a 3D Systems speciális VisiJet® M3 különböző színű, átlátszóságú és szakítószilárdságú, UV-kezelt műanyagait használják.

A 3D Systems nyomtatói és korszerű műanyagai, valamint a kulcsfontosságú utókezelési technikák adják a formák szerkezetének szilárdságát, ami talán az eredeti fröccsöntő formákénál is nagyobb. Az új technológiát főleg elektronikai és egészségügyi vállalatok tudják hasznosítani. “Az ügyfeleink imádják ezt a technikát. Hagyományosan 2-3 hét alatt kapnák kézhez a megrendelt formákat, teszt alkatrészek nélkül. A ProJet 3500 HD Max nyomtatóval 4 különböző formát gyártottunk le mindössze 6 nap alatt, melyekhez egyenként 10-12 alkatrészt is küldtünk másnapra,” mondta Ziberna. “A korábban 2-3 hónapig is tartó tervezési és tesztelési folyamatokat egyetlen hét alatt sikerült kivitelezni. Így lehetőség nyílhat a második vagy harmadik verzió gyártására és tesztelésére, miközben a vetélytársak még az elsőt sem kapták kézhez.”

projet_3500_hd_max

3D Systems ProJet® 3500 HD Max

Kompromisszumok nélkül

A pontosság fenntartásának érdekében a Bi-Link által készített tesztalkatrészek ugyanabból az anyagból készülnek, mint amiből a végleges termék. Ez lehet folyékony kristály polimer (LCP), polikarbonát, polisztirén, elasztomerek, vagy bármi más termoplasztikus anyag. A vállalat emellett egy 3D nyomtatott betétes fröccsöntési technikát is kifejlesztett.

“Ügyfeleinknek nem kell többet kompromisszumokat kötni a tervezést illetően,” tette hozzá Ziberna. “A teszt alkatrészeket a tényleges alapanyagokból gyártjuk le, így nincs szükség az utólagos módosításokra.” Teljesítmény terén sincs szükség megalkuvásra, hiszen a Bi-Link formái a 315 fokos hőmérsékletet és a több tonnás nyomást is remekül bírják mindenféle deformáció nélkül. A 3D nyomtatott fröccsöntő formák maximálisan nagyjából 8-10 tonnás nyomást viselnek el.

Formák, befogók, betétes fröccsöntési eszközök, hibrid szerszámok és melegalakított szerszámok – A Bi-Linknél szinte bármit legyártanak, ami 25 cm-nél rövidebb. Egy átlagos 3D nyomtatott, majd a Bi-Link által kifejlesztett technikával temperált fröccsöntő formával akár 200 alkatrész is legyártható. A reggel érkezett CAD file-okból akár másnap délutánra legyártják és leszállítják a formákat, amiket azonnal használhatunk.

A tesztalkatrészek és a fröccsöntő formák bonyolult térformákat, mély üregeket, mélyedéseket, apró lyukakat, befogóbetéteket, vékony falakat, kisméretű alámetszéseket és finom, 1,5 mm-es fogakat is tartalmazhatnak.

“Nem engedünk, ha a tűrésekről van szó,” teszi hozzá Ziberna. “Ugyanazt a minőséget várjuk el, mint amit egy acél forma esetében. Minden alkatrész, melyet megmunkálással el tudnak készíteni, azt mi képesek vagyunk előállítani a 3D nyomtatás segítségével, ráadásul olcsóbban, és mindössze ötödannyi idő alatt.”

Az ügyfelek szemszögéből

“Mindez persze hihetetlennek tűnik, de csak addig a pillanatig, amíg az ügyfél a saját szemével meg nem győződik a folyamat gyorsaságáról és pontosságáról,” tette hozzá Ziberna. Egyik ügyfelük a Teleflex vállalat ami orvosi eszközök gyártásával foglalkozik, prototípusok és gyártás során használt elemek készítésével bízta meg a Bi-Linket, ami általában 100 vagy annál kevesebb alkatrészt jelent.

“A Bi-Linknél gyárott betétes fröccsöntő formák lenyűgözőek,” modnta a Teleflex sebészeti kutatás fejlesztési osztályának vezető mérnöke, Curt Thornton. “Olyan lehetőségeket nyújtanak számunkra, melyekkel a teljes gyártási folyamatot reprezentálhatjuk, a költségek töredékéért.

Thornton elmondása alapján a vállalat már több mint egy tucat különböző alkatrészt gyártottak a Bi-Link 3D nyomtatott formáival, melyeket polikarbonátból, ABS-ből (akrilonitril-butadién-sztirén), és LCP-ből készítettek. Reményei szerint a 3D nyomtatás a jövőben is nagy szerepet játszik majd a vállalat fejlődésében.

“Sose tudhatjuk, milyen új anyagok vagy folyamatok lesznek majd szükségesek a végleges termék legyártásához. A Bi-Link 3D nyomtatott eszközeivel és szakértelmével olyan alacsony szériás prototípus gyártási lehetőségek nyíltak meg előttünk, amik korábban elképzelhetetlenek voltak.”

A fényes jövő

Ray Ziganto, a Bi-Link elnöke szerint, “Eljött az ideje, hogy a 3D nyomtatási technológia egyértelmű felhasználási lehetőségei mögé nézzünk – egy CAD modell fizikai reprezentációjának elkészítése – és próbára tegyük a technológia képességeit.”

Véleménye szerint szélesebb választékra számíthatunk majd a felhasznált anyagok terén, beleértve a fémeket, biokompatibilis anyagokat implantátumok gyártásához, vagy más emberrel való érintkezést igénylő feladathoz, vezető anyagokat az elektronikai alkatrészekhez és elasztomereket a különböző viseleti tárgyakhoz.

“Örülnék, ha a technológia jobban kezelné a különböző fajta, például a reakciós fröccsöntéshez (RIM), sajtoláshoz és drótkészítéshez szükséges szerszámozásokat,” – tette hozzá Ziganto.

Mivel az elmúlt 10 évben a 3D nyomtatás felhasználási lehetőségeinek száma nagyjából 18 havonta megduplázódott, nem túlzás azt állítani, hogy a 3D nyomtatás jövőjének csak a képzeletünk szabhat határt.

Forrás:3D Systems

További információ:

A 3D Systems hivatalos honlapján.