- Strona główna
- Blog
- Wdrożenie drukarki 3D w KGHM ZANAM
Wdrożenie drukarki 3D w KGHM ZANAM
Druk 3D w motoryzacji i górnictwie
Choć wydawać by się mogło, że druk 3D to dopiero raczkująca dziedzina technologii, prawda jest zgoła inna. Tak naprawdę jest obecna w każdej branży skojarzonej z projektowaniem i wytwarzaniem np. motoryzacja, przetwórstwo tworzyw sztucznych czy lotnictwo. Wraz z wprowadzeniem specjalistycznych materiałów oraz maszyn, które mogą je przetworzyć, z druku 3D korzysta również górnictwo. Stało się tak z uwagi na fakt, że tworzywa stosowane w tym bardzo wymagającym przemyśle muszą posiadać pewne cechy: bardzo wysoką odporność temperaturową oraz certyfikat niepalności, aby można było z nich wytwarzać nie tylko prototypy, ale również w pełni funkcjonalne elementy maszyn i pojazdów.
Podobnie było w branży motoryzacyjnej, w której wykorzystanie technologii przyrostowych opierało się głównie na wytwarzaniu części zamiennych do samochodów, które przestano już na bieżąco produkować. Zdarzały się też zamówienia do aut specjalnych. Z czasem jednak ta tendencja uległa zmianie, a koncerny samochodowe dostrzegły większy potencjał druku 3D i zdecydowały się wprowadzić wytwarzanie addytywne w procesie produkcji seryjnych aut.
W ten sposób zaczęto produkować niektóre elementy wykończenia wnętrza, tuneli wentylacyjnych, czy zespołów mechatronicznych. Pozwala to na skrócenie czasu wytwarzania elementów i stanowi alternatywę dla powszechnych metod wytwarzania.
Tym tropem podążyła firma KGHM ZANAM, która zaczęła wykorzystywać drukarkę 3D do realizacji projektu opracowania i wdrożenia do produkcji elektrycznego pojazdu górniczego Zanper 2.0.
Spółka tworzy także sprzęt używany w systemach służących do szybkiego i bezpiecznego załadunku i rozładunku, w skalnictwie i kopalniach odkrywkowych, a także produkuje odlewy staliwne i żeliwne.
KGHM ZANAM dodatkowo świadczy usługi związane z realizacją inwestycji w formule EPC (inwestycja spłacana jest z pozyskanych środków z oszczędności energii) utrzymania ruchu i remontów, transportu i spedycji. Nie należy zapominać o usługach na terenach głębinowych zakładów wydobywczych. Są to usługi górnicze, usługi serwisu maszyn oraz usługi transportu pod ziemią.
Z uwagi na szeroki zakres działań, firma postanowiła usprawnić i zoptymalizować swój proces produkcyjny i zdecydowała się na wdrożenie w swoim zakładzie w Polkowicach drukarki 3D do projektu opracowania i wprowadzenia produkcji elektrycznego pojazdu górniczego Zanper 2.0.
Opis projektu i inwestycji zakupu drukarki 3D
Dzięki dofinansowaniu na zaprojektowanie i wykonanie prototypu górniczego wozu transportowego ZANPER napędzanego silnikiem elektrycznym, spółka KGHM ZANAM miała możliwość zakupienia i zainwestowania w przemysłową drukarkę 3D, która wesprze konstruktorów w całym projekcie. Warunkiem uzyskania środków finansowych na ten cel było m.in. wskazanie wysokiego poziomu innowacyjności i konkurencyjności, co też spółce się udało.
Dofinansowanie pochodzi z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, a projekt zatytułowano „Opracowanie i wykonanie górniczego wozu transportowego ZANPER z napędem elektrycznym, do transportu osób i materiałów, przystosowanego do ciężkich warunków eksploatacyjnych w kopalniach podziemnych”.
ZANPER 2.0 to koncepcja unowocześnionej wersji pojazdu ZANPER z napędem elektrycznym. Jednym z głównych ulepszeń względem swojego poprzednika jest nowoczesny, bezemisyjny układ napędowy. Źródło zasilania stanowi zespół ogniw elektrycznych polskiej produkcji. Główną ideą przyświecającą nowej konstrukcji jest bezpieczeństwo. Mowa tutaj zarówno o bezpieczeństwie ludzi, jak również materiałów transportowanych w wymagających warunkach panujących, np. na wyrobiskach górniczych.
Jak widać, ZANPER 2.0 to maszyna o specyficznym i unikatowym działaniu. Mając to na uwadze, zależało nam na doborze kompleksowego rozwiązania drukującego w technologii 3D z szerokim zakresem obsługiwanych materiałów inżynieryjnych, które znajdą zastosowanie w produkcji komponentów wnętrza kabiny oraz stanowiska operatora. Potrzebna była maszyna, która pozwoliłaby na wykonywanie serii elementów od wstępnych prototypów i modeli poglądowych dla działu konstrukcyjnego, po części ostateczne zamontowane w pojeździe przystosowanym do eksploatacji w podziemnych wyrobiskach górniczych. Ważne było również możliwość wykorzystania w druku odpornych i wytrzymałych materiałów. Z tych powodów uznano, że najlepiej sprawdzi się maszyna 3DGence INDUSTRY F421.
Charakterystyka technologii FDM/FFF i drukarki 3DGence INDUSTRY F421
Technologia FDM(ang. Fused Deposiotion Modeling) lub FFF (ang. Fused Filament Fabrication) to technologia przyrostowa oparta na wytłaczaniu materiału z głowic. Poszczególne elementy tworzy się w wyniku osadzania kolejnych warstw stopionego tworzywa termoplastycznego na drodze określonej przez model CAD. Tę technologię obecnie stosuje się przy wytwarzaniu prototypów wysokiej jakości oraz modeli koncepcyjnych. Najczęściej wykorzystywane materiały to: ABS, ASA, PC, PC-ABS oraz ULTEM.
Obecnie technologia FDM jest coraz częściej wykorzystywana w porównaniu z innymi, dostępnymi metodami przyrostowymi na świecie. Świadczy o tym ilość zainstalowanych i wykorzystywanych systemów FDM.
Jeśli chodzi o drukarkę 3DGence INDUSTRY F421 to przemysłowa wersja, stosowana przy produkcji gotowych elementów do zastosowania w prototypach, produktach końcowych, czy jako części zamienne. Przetwarza wytrzymałe i odporne materiały inżynieryjne, takie jak PEEK, PEEK Aero, PEKK-CF, ULTEM 9085.
Znając możliwości drukarki, oraz wykorzystywanej technologii, a także wymagania, jakie przed nią będzie stawiać firma KGHM ZANAM, zaproponowaliśmy kompleksowe rozwiązanie dostosowane do opisanych potrzeb klienta. Samo wdrożenie druku 3D w przedsiębiorstwach produkcyjnych to nie tylko maszyna drukująca, a zespół urządzeń i podzespołów dopasowanych do konkretnych aplikacji. Aby sprostać wymaganiom dla poszczególnych części, zdecydowaliśmy się na dobór rozwiązania umożliwiającego przetwarzanie materiałów takich jak PEEK i ULTEM.
PEEK to wysokowytrzymałościowy polimer z rodziny PAEK i charakteryzuje się niezwykle unikalnymi właściwościami. Ma wysoką temperaturę wytłaczania. Ze względu na to, że jest to jeden z najbardziej zaawansowanych i wymagających materiałów urządzenie drukujące powinno być wyposażone w podgrzewany stół roboczy oraz aktywnie grzaną i termostatowaną komorę roboczą. Spełnienie tych wymagań technicznych zapewnia stworzenie wydruków z dobrym odwzorowaniem wymiarów z jakimi dany detal został zaprojektowany.
ULTEM posiada unikalne właściwości, takie jak: niska palność i toksyczność, odporność na wysokie temperatury (do 180ºC) i działania rozpuszczalników. Ma wysoką wytrzymałość dielektryczną i dobre przewodnictwo cieplne. W porównaniu do materiału PEEK jest mniej wytrzymały i odporny na pełzanie.
Nie należy zapominać również o mniej zaawansowanych potrzebach samego prototypowania, gdzie właściwości mechaniczne drukowanych elementów nie są tak istotne. Do takich zastosowań idealnie sprawdzają się materiały takie jak: PLA, ABS, ASA, czy PC. Dostępny w drukarce INDUSTRY F421 system łatwych i szybkich w wymianie modułów drukujących, daje spółce KGHM ZANAM niesamowitą swobodę w bezproblemowym przezbrajaniu drukarki 3D na różne rodziny materiałowe. Dzięki wspomnianej funkcjonalności kompletny system sprawdzi się również podczas tworzenia prototypów, w celu zmniejszenia czasu realizacji projektu oraz zmniejszenia kosztów.
Sama drukarka 3D to najnowszy i najbardziej zaawansowany system z oferty reprezentowanej przez nas firmy 3DGence. Główne cechy urządzenia to wysoka prędkość drukowania, duża, grzana do 180°C komora robocza umożliwiająca drukowanie dużych i skomplikowanych geometrii jak również krótkich serii produkcyjnych. Oferowana maszyna z pewnością będzie stanowić integralny element procesu projektowania i produkcji pojazdu ZANPER 2.0.
Druk 3D – dlaczego ma duży potencjał?
Druk 3D potrafi rozwiązywać wyzwania i ograniczenia, które pojawiają się podczas wielu procesów produkcyjnych. Technologie przyrostowe są na tyle wszechstronne, że sprawdzą się w prawie każdej dziedzinie, w której występuje proces wytwarzania. A dzięki temu, że cały proces jest szybki i dokładny, przekłada się to na oszczędność czasu produkcji, a także pieniędzy przeznaczonych na wytwarzanie poszczególnych elementów.
Poza szeroko opisaną tematyką druku 3D cały projekt świetnie wpasowuje się w aktualny trend rozwojowy w obszarze elektromobilności. Firma BIBUS MENOS jest również aktywnym przedstawicielem tej branży dostarczając zintegrowane systemy ładowania pojazdów elektrycznych.
Mamy nadzieję, że druk 3D znajdzie rzesze fanów również w innych branżach i z niecierpliwością czekamy na kolejne współprace.
