Využitie 3D tlače v priemysle: 5 aplikácií, ktoré sa naozaj vrátia

Najrýchlejšiu návratnosť má 3D tlač vo výrobnej firme pri výrobných prípravkoch, náhradných dieloch na staršie stroje, funkčných prototypoch, nultých sériách a koncových dieloch v malých počtoch. Spoločné majú to, že ide o kusovú alebo malosériovú výrobu, kde by tradičná technológia znamenala neúmerne drahý nástroj alebo dlhé čakanie.

Nasledujúcich päť aplikácií je zoradených podľa toho, ako rýchlo sa investícia vráti, nie podľa toho, ako efektne vyzerajú na veľtrhu.

Prehľad piatich aplikácií

1. Výrobné prípravky, šablóny a montážne pomôcky

Toto je najmenej efektná a zároveň najziskovejšia aplikácia 3D tlače v priemysle.

Ide o jednoúčelové kusy: vŕtacie šablóny, polohovacie prípravky, ochranné podložky pod obrobok, zásobníky na drobné diely, držiaky snímačov, prípravky na kontrolu rozmerov. Kedysi sa obrábali z hliníka alebo zvárali z profilov, čo znamenalo objednávku, čakanie a stovky eur za kus.

Prečo tlač: ide o jeden až niekoľko kusov, tvar je jednoúčelový a keď sa zmení výrobok, prípravok sa vyhodí. Investovať do obrábania sa neoplatí. Prekresliť model a vytlačiť nový trvá deň.

Čo si pripraviť: rozmery dielu, ktorý má prípravok držať, a informáciu, či bude vystavený rezným kvapalinám alebo teplu. Na tuhosť a rozmerovú stálosť sa hodí PETG, pri väčších plochých prípravkoch materiál plnený uhlíkovými vláknami, ktorý sa menej krúti.

Obmedzenie: prípravok, do ktorého sa upína kovový obrobok pod veľkou silou, plastový nebude. Tlač rieši polohovanie a ochranu, nie upínanie.

2. Náhradné diely na staršie a dobehnuté stroje

Klasická situácia: stroj má pätnásť rokov, praskol plastový kryt ventilátora, vodiaca lišta alebo ozubené koleso v posuve, a výrobca už diel nedodáva. Alternatíva je vymeniť celý uzol, alebo stroj odstaviť.

Prečo tlač: potrebujete jeden kus, hneď. Žiadna iná technológia to nevyrieši lacnejšie.

Čo si pripraviť: stačí pôvodný diel, aj rozbitý. Z neho vieme urobiť reverse engineering a model dokresliť. Ak diel neexistuje, postačia presné rozmery a fotografie z viacerých strán. Podstatné je povedať nám, kde v stroji sedí: teplota, oteru vystavené plochy a smer záťaže rozhodujú o materiáli.

Materiál podľa umiestnenia: PETG na kryty a držiaky, nylon na ozubenia a klzné plochy, ASA tam, kde svieti slnko alebo je vyššia teplota. Túto službu ponúkame ako 3D tlač náhradných dielov.

Obmedzenie: diel prenášajúci veľké sily alebo pracujúci nad 110 °C je úloha pre kov.

3. Funkčné prototypy a overenie konštrukcie

Prototyp z 3D tlače neslúži na to, aby vyzeral ako finálny výrobok. Slúži na to, aby ste zistili, čo ste v CAD-e nevideli: že kábel nemá kadiaľ ísť, že sa skrutka nedá dotiahnuť, že diel je o dva milimetre široký.

Prečo tlač: cyklus „zmena modelu → hotový kus" trvá hodiny, nie týždne. Tri iterácie za týždeň sú bežné a každá odhalí niečo, čo by sa inak našlo až vo výrobe.

Praktický postup: prvú iteráciu tlačte lacno a rýchlo z PLA. Overujete tvar a rozmery. Až keď sedia, prejdite na materiál, ktorý zodpovedá prevádzke, a otestujte funkciu. Šetriť čas spojením oboch krokov sa nevypláca; drahý materiál na tvarovú kontrolu je vyhodený.

Čo si pripraviť: model a informáciu, ktoré rozmery sú kritické. Podrobnosti k službe nájdete na stránke 3D tlač prototypov.

4. Nultá séria a odklad investície do formy

Nultá séria je 20 až 200 kusov, ktoré idú k reálnym zákazníkom, na certifikáciu, do predajní alebo na veľtrh, skôr, než sa objedná vstrekovacia forma.

Prečo tlač: forma stojí tisíce až desiatky tisíc eur a jej úprava týždne. Nultá séria z 3D tlače vám dá odpoveď na dve otázky, ktoré sa inak nedajú zodpovedať: či ľudia výrobok chcú a či konštrukcia v reálnom používaní obstojí. Až potom má zmysel nástroj objednať.

Ekonomika: zlomový počet kusov medzi tlačou a vstrekovaním si vypočítate ako cenu formy delenú rozdielom ceny za kus. Rozobrali sme to aj s príkladom v článku 3D tlač verzus tradičná výroba.

Čo si pripraviť: ak plánujete neskôr prejsť na vstrekovanie, navrhnite diel už podľa jeho pravidiel: rovnomerná hrúbka steny, úkosy, žiadne podrezania. Diel navrhnutý pre tlač sa často vstreknúť nedá.

Túto fázu pokrývame ako malosériovú výrobu.

5. Koncové diely vyrábané bez nástroja

Nie každý výrobok sa dopracuje k sériám v tisíckach. Špeciálne stroje, zdravotnícke pomôcky, meracia technika, diely do vozidiel v malých počtoch. Tam zostáva 3D tlač trvalým výrobným postupom, nie medzikrokom.

Prečo tlač: pri desiatkach až nižších stovkách kusov ročne sa forma nikdy nezaplatí. Navyše viete diel kedykoľvek zmeniť bez toho, aby ste odpisovali nástroj, a vyrábať po dávkach namiesto skladovania celej série.

Čo rozhoduje o úspechu: materiál a orientácia vrstiev voči smeru záťaže. FDM diel je najslabší v ťahu kolmo na vrstvy, takže bez informácie, odkiaľ naň pôsobí sila, je orientácia na podložke len odhad. Podrobne to rozoberáme v článku Materiály na koncové diely.

Doplnok, ktorý sa oplatí: zalisované mosadzné závitové vložky. Skrutka zaskrutkovaná priamo do plastu vytrhne závit po pár dotiahnutiach, vložka to rieši natrvalo.

Kde 3D tlač nasadiť neoplatí

Aby bol prehľad úplný, tu je päť situácií, kde je odpoveď „radšej nie":

1. Veľké série. Nad päťtisíc kusov je vstrekovanie lacnejšie takmer vždy.
2. Vysoké nároky na toleranciu a povrch. Lícované uloženie a hladký povrch bez opracovania sú úloha pre CNC obrábanie.
3. Vysoké teploty a veľké sily. Nad približne 110 °C alebo pri konštrukčnom zaťažení treba kov.
4. Opakovaný styk s potravinami. Výtlačok z FDM má medzi vrstvami mikroskopické dutiny, v ktorých sa usadzujú baktérie.
5. Diely pod trvalým UV bez ochrany. Riešiteľné materiálom ASA alebo lakom, ale treba s tým počítať už pri návrhu.

Ako začať vo vlastnej firme

Najlepší prvý projekt nie je ten najambicióznejší. Vyberte si drobnosť, ktorá vás dlhodobo hnevá, držiak, ktorý stále niekto vyrába z pásoviny, prípravok, ktorý sa dnes drží v ruke, alebo diel, na ktorý sa čaká tri týždne.

Pošlite nám k nemu model, náčrt s rozmermi alebo pôvodný kus. Základná kontrola, či je diel vytlačiteľný, je zadarmo, cenovú ponuku aj s termínom posielame zvyčajne do 24 hodín a celý priebeh zákazky je rozpísaný na stránke Ako to funguje.

Ukážky hotových zákaziek nájdete v referenciách. Ak máte konkrétne zadanie, napíšte nám.