Inteligentne rozwiązania z zakresu post-processingu dla drukowanych elementów

Coraz większe zainteresowanie i wykorzystywanie drukowanych elementów w różnych gałęziach przemysłu wiąże się ze stosowaniem odpowiednich metod ich obróbki wykańczającej tzw. post-processing. Tego typu metody służą zazwyczaj poprawie ogólnego wyglądu wydruków, a także ich właściwości mechanicznych i eksploatacyjnych. Celem niniejszego artykułu jest zaprezentowanie wybranych i nowoczesnych rozwiązań z zakresu post-processingu na przykładzie zaawanasowanych urządzeń firmy Addiblast by FerroECOBlast, których produkty są również oferowane przez firmę BIBUS MENOS Sp. z o.o.

Koncepcja przemysłu 4.0 (ang. Industry 4.0) związana z integracją oraz automatyzacją realizowanych procesów, wymaga stosowania odpowiedniego i nowoczesnego parku maszynowego. W przypadku technologii druku 3D kluczowe jest uzyskanie w jak najkrótszym czasie w pełni funkcjonalnej części, co wymaga łączenia ze sobą różnych procesów obróbki wykańczającej (post-processingu). Każdy z drukowanych elementów, bez względu na rodzaj i wariant zastosowanej metody druku 3D, wymaga bowiem przeprowadzenia kilku operacji po zakończeniu procesu jego wydruku. Jednocześnie wybór i ilość zastosowanych metod uzależnione są ściśle od wymagań oraz przeznaczenia wydrukowanej części, a także użytej metody druku 3D. Do najczęściej stosowanych procesów obróbki wykańczającej należą m.in. usuwanie struktur podporowych, oczyszczanie wydruków z niespieczonego proszku, odzyskiwanie materiału w formie proszku, realizacja procesów obróbki ściernej oraz plastycznej np. obróbka wibrościerna, kulkowanie, których celem jest poprawa jakości powierzchni oraz właściwości eksploatacyjnych części, stosowanie dodatkowych powłok itd. Metody obróbki ściernej i plastycznej, z punktu widzenia wyżej wymienionych właściwości eksploatacyjnych, stanowią zatem kluczowe procesy post-processingu, których realizacja wymaga zastosowania dedykowanych i nowoczesnych urządzeń.

Zintegrowana linia maszyn do post-processingu

Dynamiczny rozwój branży druku 3D wiąże się również z rosnącymi wymaganiami odnośnie jakości powierzchni drukowanych elementów, a co za tym idzie koniecznością stosowania nowoczesnych metod i urządzeń obróbkowych. Opracowana przez firmę Addiblast by FerroECOBlast linia maszyn, przeznaczona jest do efektywnej i wydajnej realizacji obróbki powierzchni drukowanych elementów stosowanych w wielu obszarach przemysłu m.in. lotniczego, motoryzacyjnego, medycznego, odlewniczego itd.

MARS (Metal Additive Removal System)

Pierwsze z zaprezentowanych urządzeń stanowi jednostka przeznaczona do usuwania niewykorzystanego w procesie materiału z wydrukowanego elementu.

STAR (Station for Transfer and Additive Recycling)

Kolejna jednostka służy do odzyskiwania materiału i jego ponownego wykorzystania (recykling) w kolejnym procesie wydruku.

Obecnie wielu naukowców skupia się na badaniu wpływu ponownego zastosowania materiału na właściwości końcowe detalu. Jednakże należy pamiętać, iż efekty powtórnego wykorzystania materiału np. w formie proszku, mogą być różne dla poszczególnych materiałów. Możliwość recyklingu materiału budulcowego stanowi zatem kluczowy element służący znacznemu obniżeniu kosztów drukowanych elementów, szczególnie w przypadku wysokobudżetowych drukarek pracujących w technologiach proszkowych z metali oraz produkcji seryjnej. Zaprezentowane urządzenie stanowi jedną z podstawowych i centralnych stacji, która umożliwia realizację ciągłego i zautomatyzowanego recyklingu materiału pochodzącego z różnych jednostek. Jak zostało to przedstawione na powyższym schemacie, urządzenie tego typu jest ściśle połączone (zintegrowane) z drukarką 3D oraz systemem do usuwania niewykorzystanego w procesie materiału – MARS. Ponadto możliwe jest również oczyszczanie pierwotnego proszku przed rozpoczęciem procesu szybkiego prototypowania. Jednostka wyposażona jest również w szereg funkcjonalności związanych m.in. z ciągłą kontrolą parametrów pracy urządzenia oraz ilością odzyskanego materiału. Integracja zaprezentowanych urządzeń pozwala na szybki i łatwy transfer informacji pomiędzy poszczególnymi systemami, co w konsekwencji wpływa na usprawnienie całego procesu produkcji addytywnej. Dodatkowo praca systemów odbywa się w zamkniętym obiegu oraz ściśle określonych warunkach (atmosferze obojętnej z poziomem tlenu utrzymywanym na założonym poziomie). Tego typu innowacyjne rozwiązania zmniejszają ilość zanieczyszczeń oraz zapobiegają utlenianiu się materiału w formie proszku podczas realizowanych procesów post-processingu, co w ostateczności poprawia jakość materiału poddawanego recyklingowi.

BAM (Blaster for Additive Manufacturing system)

Ostatni z zaprezentowanych systemów przeznaczony jest do obróbki powierzchni wydrukowanych elementów.

Technologia druku 3D stoi wciąż przed wyzwaniami z zakresu optymalizacji kosztów produkcji części w porównaniu do konwencjonalnych metod wytwórczych, takich jak m.in. obróbki plastyczna oraz skrawaniem. Efektywny recykling umożliwiający powrót materiału do procesu i jego ponowne wykorzystanie odgrywa kluczową rolę w redukcji kosztów, a tym samym podniesienie poziomu użyteczności wytwarzania addytywnego, szczególnie w przypadku produkcji seryjnej. Przedstawiona koncepcja zintegrowanej linii maszyn firmy Addiblast by FerroECOBlast stanowi przykład innowacyjnego rozwiązania z zakresu post-processingu. W ramach pojedynczego systemu połączono ze sobą kluczowe procesy obróbki wykańczającej: usuwanie niewykorzystanego materiału (depowdering), jego recykling oraz końcową obróbkę ścierną powierzchni wydruków. Zastosowanie inteligentnego sytemu komunikacji pomiędzy poszczególnymi jednostkami służy realizacji powtarzalnego oraz efektywnego post-processingu.