Case studies of functional parts for 3D printing by Stepanek3D

Hydraulický rozde�ova�

• Zadanie bolo optimalizova� a zefektívni� výrobu oce�ového rozde�ova�a pre hydrauliku,
• Ten mal viacero konštruk�ných nedostatkov a pri obmedzeniach trieskového opracovania bolo neekonomické realizova� tieto úpravy pri sú�asných technológiách,
• Po hlbšom posúdení zadania a dohode s klientom sme sa zhodli pre 3D tla�. Navrhli sme aditívnu výrobu technológiou FDM/FFF, ktorá pri správnom pou�ití materiálu a dizajnu je z h�adiska funk�nosti a presnosti, dostato�ná.
• Po dokon�ení redizajnu sme vedeli okam�ite zaradi� diel do výroby. Celkový �as výroby bol kratší ako 24 hodín. V porovnaní s konven�ným opracovaním, ktoré trvá cca 10 dní (závisí od vy�a�enia a aktuálnych kapacít, jedná sa však o relevantný údaj s oh�adom na dostupné mo�nosti CNC strojov klienta), sa jedná o skrátenie �asu dodania o 90%.
• Nemenej zaujímavé je však aj porovnanie ekonomického aspektu pôvodných a sú�asných nákladov. Pri trieskovom opracovaní ocele boli celkové náklady na výrobu dielu cca 5000 EUR. Pri výrobe z termoplastu cca 150 EUR. Tým sme dosiahli úsporu 97%.
• Podobné projekty a aplikácie sú pri aditívnej výrobe ve�mi rozšírené, ke�e sa jedná o univerzálnu technológiu s minimom výrobných obmedzení. Je vhodná predovšetkým pre tvarovo zlo�itú geometriu a relatívne nízke mno�stvá výroby (od 1 ks do stoviek a� tisícov kusov).

Funk�né zostavy

• Pre funk�né diely sa obvykle vyu�íva technológia spekania polymérového prášku (SLS/MJF) a ako najrozšírenejší materiál Nylon PA12,
• Výhodou je takmer 100% izotropia, �o znamená, �e diely sú rovnako pevné vo všetkých smeroch, nezávisle od orientácie dielu v tla�ovej komore,
• Preto doká�u v mnohých prípadoch nahradi� vstrekované alebo opracované diely z plastu,
• Pridaná hodnota 3D tla�e však spo�íva v jej flexibilite a univerzálnosti. To znamená, �e diely je mo�né vyrába� u� od 1 kusu v rýchlych dodacích termínoch (rádovo v d�och), bez pou�itia akýchko�vek nástrojov,
• Okrem toto sa v sú�asnosti za�ína stále viac presadzova� sloboda dizajnovania, �o umo��uje �alej zvyšova� pridanú hodnotu dielov a zni�ova� ich hmotnos� ich optimalizáciou,
• Vyu�itím 3D tla�e sme dokázali vo funk�nej zostave v oproti konven�nému opracovaniu ušetri� náklady a �as výroby.

Hydraulický podáva�

• 3D tla� kovových materiálov je stále rozšírenejšia aj v�aka flexibilite a univerzálnosti. Navyše, v mnohých prípadoch doká�e prinies� úsporu. V priemere je cena ni�šia oproti CNC opracovaniu a� o 30-40% (pri tvarovo aj rozmerovo vhodných dieloch).
• Pre dosiahnutie úzkych tolerancií je mo�né diely doopracova� konven�nými metódami, tak ako aj v prípade týchto hydraulických podáva�ov.
• Sú vyrobené z nerezovej ocele. V�aka aditívnych technológiám bolo mo�né integrova� vnútorné kanáliky pre hydraulické ovládanie podáva�a.

Telo �erpadla

• Ke�e telo �erpadla je tvarovo ve�mi zlo�ité a jeho výroba je v nízkych mno�stvách, bola 3D tla� vhodnou vo�bou,
• Pre zabezpe�enie tvarovej zlo�itosti bola pou�itá technológia spekania polymérového prášku, ktorá má najmenej geometrických limitácií zo všetkých aditívnych technológií,
• Aby bola dosiahnutá vodotesnos�, model bol po tla�i impregnovaný a chemicky leštený so zafixovaním povrchu,
• Výroba je mo�ná od 1 kusu a� po tisíce v termíne dní a� tý�d�ov.

Sada dielov funk�ného mechanizmu

Ekonomický aspekt 3D tla�e (aditívnych technológií) súvisí so splnením nieko�kých predpokladov:
1. Relatívne ni�šie výrobné mno�stvá (v porovnaní s CNC sa uvádza hranica 100 ks, v porovnaní so vstrekovaním 5000 ks)
2. Relatívne vä�šia tvarová zlo�itos� (�ím zlo�itejšie, tým vä�šia pridaná hodnota 3D tla�e)
3. Relatívne menšie rozmery (štandardne sú 3D tla�ené diely vyrobite�né z 1 kusu do rozmerov 300 x 200 x 200 mm).

Splnením jedného a ideálne všetkých vyššie uvedených atribútov majú aditívne technológie nie len význam, ale sú dokonca výhodnejšie z ekonomického aj �asového h�adiska.

Diely na fotografii sú sú�as�ou funk�ného mechanizmu, pri�om 3D tla� bola najvhodnejšia technologická metóda výroby vzh�adom na uvedené po�iadavky. Bol pou�itý materiál Nylon PA12 v práškovej forme a technológia Multi Jet Fusion.