Budoucnost 3D tisku: Jak aditivní výroba mění výrobu
3D tisk otevírá nové možnosti pro navrhování složitých geometrií součástí. Procesy 3D tisku z kovů se z okrajových technologií staly nedílnou součástí moderní výroby. Jako perspektivní doplněk tradičních technologií obrábění nabývají tyto procesy stále většího významu - což je v kontextu Průmyslu 4.0 klíčový vývoj. Společnosti, jako je DMG MORI, si uvědomují potenciál technologií 3D tisku pro budoucí výrobu.
Mezi subtraktivní a aditivní výrobou (3D tiskem) jsou rozdíly: Při subtraktivní výrobě se odebírá materiál - například frézováním, soustružením nebo broušením - a vytváří se součást s požadovanou geometrií. Naproti tomu aditivní výroba se řídí zcela jiným principem. Pomocí profesionálního kovové 3D tiskárny, je součást vytvářena vrstvu po vrstvě přímo z dat digitálního 3D modelu. Tento základní princip zůstává technologickým základem všech moderních procesů 3D tisku. Přechod na 3D tisk představuje významný milník v průmyslové výrobě a otevírá cestu k flexibilnějším, efektivnějším a přizpůsobivějším výrobním procesům.
Procesy 3D tisku kovů jako klíčové technologie
Svařování laserem (DED) je aditivní proces s vysokou rychlostí náběhu.
Svařování laserem je v oblasti aditivní výroby raným a stále velmi aktuálním procesem. Patří do skupiny procesů DED (Directed Energy Deposition). Kovový prášek se zavádí do laserového paprsku prostřednictvím koaxiální práškové trysky, která prášek roztaví s precizní přesností. Tento proces se vyznačuje obzvláště vysokou rychlostí nárůstu, což umožňuje konstrukci složitých součástí po vrstvách. Na rozdíl od procesů s práškovým ložem není při laserovém nanášení svařovacího materiálu vyžadována podpůrná geometrie, protože pětiosá kinematika CNC frézky vždy optimálně polohuje součást pro laserovou trysku.
Díky dvojitým podavačům prášku lze střídavě nanášet dva různé kovy, aby součást získala požadované vlastnosti, například vyšší tepelnou vodivost nebo různé stupně tvrdosti v určitých oblastech. Tímto způsobem lze také vyrábět odstupňované materiály s plynulým přechodem z jednoho materiálu do druhého.
Selektivní laserové tavení (SLM) je vysoce přesný proces s práškovým ložem.
Dalším perspektivním procesem je selektivní laserové tavení. Při tomto procesu se kovový prášek nanáší v tenkých vrstvách na konstrukční platformu a poté se lokálně taví laserem podle geometrie součásti. Plocha, která má být obnažena, se předem vypočítá z 3D modelu obrobku. Nespotřebovaný prášek lze znovu použít, což činí tento proces zajímavým z hlediska efektivního využívání zdrojů. Vzhledem k širokému spektru použití je již k dispozici nespočet materiálových prášků pro generativní konstrukci součástí, včetně ocelí, hliníkových slitin, kobalt-chromu, niklových slitin, mědi a titanu. To umožňuje vyrábět funkční prototypy jako sériové obrobky.
DED versus SLM: aditivní procesy s rozdílnou silou
Hlavní rozdíly mezi nanášením směrovanou energií (DED) a selektivním laserovým tavením (SLM) spočívají v dosažitelných tolerancích, rychlosti vytváření a rychlosti výroby. Přestože proces s práškovým ložem poskytuje vyšší přesnost, laserové nanášení je snadněji integrovatelné do hybridních obráběcích strojů. To umožňuje kombinovat aditivní a subtraktivní procesy v jediné sestavě, což je rozhodující výhoda z hlediska produktivity. Oba procesy však mají své přednosti v různých průmyslových odvětvích.
Různorodé průmyslové aplikace: od leteckého průmyslu po lékařskou techniku
Volnost konstrukce, kterou 3D tisk nabízí, je výhodná zejména tam, kde je vyžadována maximální přesnost na minimálním prostoru, jako je tomu například v leteckém průmyslu a zdravotnické technice. Stroje DED jsou již dlouho zavedené ve výrobě forem a v leteckém průmyslu. Svařování laserem umožňuje rychlé a ekonomické opravy a údržbu poškozených součástí. V lékařské technice se zase používá proces práškového lůžka k výrobě implantátů na míru, jako jsou zubní nebo kloubní protézy, které jsou přesně přizpůsobeny pacientovi.
.
Tajemství úspěchu aditivní výroby
V porovnání s běžnými postupy nabízí aditivní výroba zcela nový způsob navrhování a výroby. Má velký potenciál, pokud jde o dostupnost náhradních dílů, vnitřní geometrii, složité struktury součástí a malé série. Další oblastí využití 3D tisku, a to jak v současnosti, tak v budoucnosti, jsou scénáře, které vedou k výraznému zlepšení vlastností výrobků. Například optimalizace topologie může výrazně zlepšit vlastnosti součásti. Aditivně vyráběné (bionické) struktury mohou snížit hmotnost při zachování stability. Aditivní výrobní procesy nabízejí zvláštní výhody v případech, kdy součásti musí splňovat vysoké nebo velmi specifické požadavky. Kontinuální procesní řetězec kombinující "kovový 3D tisk" s cíleným následným zpracováním je často ekonomičtější než konvenční procesy.
Aditivní výroba znamená aditivní myšlení
Aby se plně využil potenciál aditivní výroby komponent, je třeba ji promyslet již ve fázi vývoje výrobku. Výzva spočívá v praktickém využití této technologie a identifikaci jejího potenciálu v rámci určitého spektra. To vyžaduje důkladnou znalost různých aditivních procesů a jejich možností a také otevřený přístup. V ideálním případě by společnosti měly využívat důkladné analýzy a poradenské služby k identifikaci a využití přidané hodnoty aditivní výroby. To umožňuje posoudit, které komponenty lze prostřednictvím 3D tisku optimalizovat z hlediska funkce, hmotnosti, spotřeby materiálu nebo výrobních nákladů.
Navzdory své inovativní povaze 3D tisk nenahradí tradiční technologie zpracování, ale spíše je doplní v oblastech, kde se projeví jeho silné stránky. Nabízí jedinečné výhody, zejména v případě složitých geometrií, malých sérií nebo integrace nových funkcí. Zkoumá se další rozvoj generativní výroby v široké škále průmyslových odvětví a její začlenění do nových obchodních modelů. Je zřejmé, že 3D tisk má do budoucna obrovský potenciál, pokud bude využíván strukturovaně a s výhledem do budoucna.
Od prášku po přesné komponenty
Od roku 2013 DMG MORI podporuje své zákazníky integrovanými procesy aditivní výroby. Společnost začala s laserovým plátováním pomocí zařízení LASERTEC DED . a LASERTEC DED hybrid řady. S LASERTEC SLM zahrnuje nyní sortiment výrobce obráběcích strojů také procesy s práškovým ložem. Společnost DMG MORI jako světový lídr v oblasti výroby obráběcích strojů kombinuje aditivní procesy s komplexním sortimentem vysoce výkonných obráběcích řešení a nabízí tak bezkonkurenční technologickou integraci. Softwarová platforma CELOS zajišťuje konzistentní a uživatelsky přívětivý provoz bez ohledu na použitou technologii.
Odborné znalosti přímo od světového lídra na trhu: Centra excelence společnosti DMG MORI
DMG MORI poskytuje svým zákazníkům školení ve vlastních technologických centrech ještě před zavedením aditivních procesních řetězců. Zájemci a uživatelé zde mohou získat hluboké znalosti o "kovovém 3D tisku", konvenčním obrábění a o tom, jak oba procesy integrovat, s konečným cílem umožnit optimální výrobní řešení pro hospodárnější procesy a kvalitnější výrobky.
Čtyři řetězce aditivních procesů pro průmyslový 3D tisk
Na základě svého rozsáhlého portfolia v oblasti aditivní výroby a CNC technologií nabízí společnost DMG MORI čtyři řetězce aditivních procesů, které splňují řadu požadavků:
- Práškové lože a obrábění: Obrobky se sestavují na zařízení LASERTEC. SLM a následně obráběny, aby se vyrobily aditivně vyráběné součásti s maximální přesností.
- Obrábění plus práškové lože: Například základní těleso frézovacích hlav se vyrábí běžnými metodami. Poté následuje složitá montáž nástroje včetně vnitřních chladicích kanálů.
- Práškové trysky a dokončovací obrábění: LASERTEC 65 DED dokáže vyrábět sofistikované komponenty pro vícemateriálové aplikace o maximální velikosti 650 x 560 mm bez nutnosti podpůrných kontur. Při dokončování na univerzálním obráběcím centru jsou rovné plochy a závity dokončeny s požadovanou přesností.
- Hybridní stroje DED: Ty umožňují přepínat mezi aditivní výrobou pomocí práškové trysky a pětiosým simultánním obráběním nebo šestistranným kompletním obráběním pro ještě složitější obrobky a součásti až do Ø 1 010 x 3 702 mm.
DMG MORI aktivně utváří budoucnost 3D tisku
Kombinací aditivní výroby, hybridního obrábění a inteligentního řízení procesů vytváří společnost DMG MORI technologicky a ekonomicky perspektivní řešení. Díky svým technologickým znalostem a inteligentním řešením integrace procesů hraje společnost rozhodující roli v budoucnosti průmyslového 3D tisku.