Firma z Esslingen zbierała doświadczenie w wytwarzaniu przyrostowym od 1995 i używa teraz tej technologii do produkcji kilku tysięcy części rocznie. To, co rozpoczęło produkcję modeli koncepcyjnych i funkcjonalnych prototypów, w międzyczasie urosło do poziomu produkcji seryjnej. Bionic Learning Network, grupa słynnych uniwersytetów, instytutów i rozwiniętych firm, ustanowiona przez FESTO w 2006, miała znaczący wkład w wytyczaniu drogi, z uwagi na techniczne reguły produktów, które zostały zaczerpnięte z natury, często posiadając skomplikowaną konstrukcję.

Wdrażanie metodami konwencjonalnego wytwarzania jest niemożliwe lub trudne i zawsze drogie. Metoda produkcji wyznacza sposób zaprojektowania produktu, który aż za często prowadzi także do restrykcji związanych z projektowaniem. Wydajne zasady budowania przez naturę, z drugiej strony, nie są poddane tym restrykcjom. Dlatego, natura może być jedynie naśladowana przez technologię, w której konstrukcja wyznacza sposób produkcji i która idealnie sprawdzi się także w produkcji seryjnej.

Jednym z przykładów udanych prac rozwojowych nad produktem i produkcją, wykorzystującą wytwarzanie przyrostowe jest chwytak. Stało się to nieodłączną częścią zakresu produkcji FESTO i jest wytwarzany na drukarka 3D SLS EOS FORMIGA P 100. Jego budowa wzoruje się na rybiej płetwie oraz posiada dwie elastyczne wstęgi, które tworzą trójkąt, zbiegający się ku górze. Sploty pośredniczące połączone są ze wstęgami przez złącza w regularnym odległościach. To elastyczne, aczkolwiek stabilne połączenie, pozwala palcom chwytaka dokładnie dopasować się do obrysu przedmiotu. Nawet delikatne przedmioty lub przedmioty o zmieniającym się konturze są chwytane i przenoszone. Szczególną cechą jest to, że elementy chwytaka mają tę funkcjonalność bezpośrednio po wydrukowaniu, a nie po drogich procedurach związanych ze złożeniem.

Pomimo tego, spiekanie laserem jest fundamentalnym wymogiem produkcyjnym dla takiej budowy i dla tego określonego zastosowania – i nie ma dla niego jeszcze żadnej alternatywy. Innym przykładem jest nowoczesne zautomatyzowane ramię “Bionic Handling Assistant”. Elastyczny układ wspomagający, który został zaprojektowany na wzór trąby słonia, składa się z trzech podstawowych elementów do poruszania przestrzennego, osi chwytaka oraz chwytaka z adaptacyjnymi palcami. “Jego funkcjonalność i budowa, która zawiera złożone komponenty z tworzyw sztucznych pozwala na produkcję selektywnym spiekaniem laserowym,” mówi Klaus Müller-Lohmeier, Head of Advanced Prototyping Technology (Festo AG & Co. KG). Z drukarką FORMIGA P 100, całkowite wspomaganie chwytania może zostać wyprodukowane w jedynie czterech sesjach produkcyjnych.

Rozwiązanie EOS pozwala na bezpośrednie łączenie w sobie funkcji, które ostateczny produkt musi posiadać. Jest to korzystne, ponieważ zmniejsza liczbę części i dodatkowych kosztów montażu. “Dzięki swobodzie w projektowaniu, którą daje nam proces spiekania laserem, możemy wyprodukować ruchome, elastyczne, ale także specjalnie sztywne kształty – tak jak występują one w naturze. Nasi projektanci mogą pracować bez konieczności obserwowania restrykcji związanych z technikami konwencjonalnego wytwarzania i są całkowicie skoncentrowani na wdrażaniu zbadanych zasad natury,” dodaje Müller-Lohmeier. Ponadto, chwytak jest bardzo ekonomiczny, ponieważ jest około 80% lżejszy niż konwencjonalne chwytaki wykonane z metalu. Powodem tego jest przyrostowe wytwarzanie tworzyw sztucznych, które pozwala na produkcję zwłaszcza lekkich, elastycznych ale bardzo mocnych struktur. Badania pokazały, że elementy chwytające mogą wytrzymać więcej niż pięć milionów cykli zginania. Wytwarzanie przyrostowe zawsze oznacza produkcję o mniejszej liczbie narzędzi. “Jak opłacalne to jest, pokazuje projekt klienta, w którym wyprodukowaliśmy 12 000 komponentów, używając laserowego spiekania jako alternatywnej technologii.

Produkcja bez narzędzi zaoszczędziła 40% kosztów jednostkowych w porównaniu z formowaniem wtryskowym. Wszystkie części zostały skończone w ciągu jednego tygodnia w jedynie czterech etapach pracy. Produkcja konwencjonalna zajęłaby dwa miesiące,” wyjaśnia Müller-Lohmeier. Ponadto, dalsze koszty materiałów zapasowych i urządzeń są zmniejszone i nie pojawia się opóźnienie związane z produkcją narzędzi. To pozwala FESTO na rozpoczynanie ich produkcji o wiele szybciej. Nowoczesne zrobotyzowane ramię jest jednym z przykładów jak głównie cyfrowy proces jest wdrożony w produkcję przemysłową. Müller-Lohmeier dodaje: “W tym momencie, także używamy technologii SLS coraz częściej do projektów, które aż proszą się o ograniczoną roczną liczbę skomplikowanych części. W takich przypadkach, proces ten jest dla nas prawdziwą alternatywą dla istniejących, często opierających się na narzędziach metod.”