Využití 3D tisku v průmyslu: 5 aplikací, které se opravdu vrátí

Nejrychlejší návratnost má 3D tisk ve výrobní firmě u výrobních přípravků, náhradních dílů na starší stroje, funkčních prototypů, nultých sérií a koncových dílů v malých počtech. Společné mají to, že jde o kusovou nebo malosériovou výrobu, kde by tradiční technologie znamenala neúměrně drahý nástroj nebo dlouhé čekání.

Následujících pět aplikací je seřazeno podle toho, jak rychle se investice vrátí, ne podle toho, jak efektně vypadají na veletrhu.

Přehled pěti aplikací

1. Výrobní přípravky, šablony a montážní pomůcky

Tohle je nejméně efektní a zároveň nejziskovější aplikace 3D tisku v průmyslu.

Jde o jednoúčelové kusy: vrtací šablony, polohovací přípravky, ochranné podložky pod obrobek, zásobníky na drobné díly, držáky snímačů, přípravky na kontrolu rozměrů. Kdysi se obráběly z hliníku nebo svařovaly z profilů, což znamenalo objednávku, čekání a stovky eur za kus.

Proč tisk: jde o jeden až několik kusů, tvar je jednoúčelový a když se změní výrobek, přípravek se vyhodí. Investovat do obrábění se nevyplatí. Překreslit model a vytisknout nový trvá den.

Co si připravit: rozměry dílu, který má přípravek držet, a informaci, jestli bude vystavený řezným kapalinám nebo teplu. Na tuhost a rozměrovou stálost se hodí PETG, u větších plochých přípravků materiál plněný uhlíkovými vlákny, který se méně kroutí.

Omezení: přípravek, do kterého se upíná kovový obrobek pod velkou silou, plastový nebude. Tisk řeší polohování a ochranu, ne upínání.

2. Náhradní díly na starší a doběhnuté stroje

Klasická situace: stroj má patnáct let, praskl plastový kryt ventilátoru, vodicí lišta nebo ozubené kolo v posuvu, a výrobce už díl nedodává. Alternativa je vyměnit celý uzel, nebo stroj odstavit.

Proč tisk: potřebujete jeden kus, hned. Žádná jiná technologie to nevyřeší levněji.

Co si připravit: stačí původní díl, i rozbitý. Z něj umíme udělat reverse engineering a model dokreslit. Pokud díl neexistuje, postačí přesné rozměry a fotografie z více stran. Podstatné je říct nám, kde ve stroji sedí: teplota, otěru vystavené plochy a směr zátěže rozhodují o materiálu.

Materiál podle umístění: PETG na kryty a držáky, nylon na ozubení a kluzné plochy, ASA tam, kde svítí slunce nebo je vyšší teplota. Tuhle službu nabízíme jako 3D tisk náhradních dílů.

Omezení: díl přenášející velké síly nebo pracující nad 110 °C je úloha pro kov.

3. Funkční prototypy a ověření konstrukce

Prototyp z 3D tisku neslouží k tomu, aby vypadal jako finální výrobek. Slouží k tomu, abyste zjistili, co jste v CADu neviděli: že kabel nemá kudy jít, že se šroub nedá dotáhnout, že díl je o dva milimetry široký.

Proč tisk: cyklus „změna modelu → hotový kus" trvá hodiny, ne týdny. Tři iterace za týden jsou běžné a každá odhalí něco, co by se jinak našlo až ve výrobě.

Praktický postup: první iteraci tiskněte levně a rychle z PLA. Ověřujete tvar a rozměry. Až když sedí, přejděte na materiál, který odpovídá provozu, a otestujte funkci. Šetřit čas spojením obou kroků se nevyplácí; drahý materiál na tvarovou kontrolu je vyhozený.

Co si připravit: model a informaci, které rozměry jsou kritické. Podrobnosti ke službě najdete na stránce 3D tisk prototypů.

4. Nultá série a odklad investice do formy

Nultá série je 20 až 200 kusů, které jdou k reálným zákazníkům, na certifikaci, do prodejen nebo na veletrh, dřív, než se objedná vstřikovací forma.

Proč tisk: forma stojí tisíce až desítky tisíc eur a její úprava týdny. Nultá série z 3D tisku vám dá odpověď na dvě otázky, které se jinak nedají zodpovědět: jestli lidé výrobek chtějí a jestli konstrukce v reálném používání obstojí. Až potom má smysl nástroj objednat.

Ekonomika: zlomový počet kusů mezi tiskem a vstřikováním si vypočítáte jako cenu formy dělenou rozdílem ceny za kus. Rozebrali jsme to i s příkladem v článku 3D tisk versus tradiční výroba.

Co si připravit: pokud plánujete později přejít na vstřikování, navrhněte díl už podle jeho pravidel: rovnoměrná tloušťka stěny, úkosy, žádná podřezání. Díl navržený pro tisk se často vstříknout nedá.

Tuhle fázi pokrýváme jako malosériovou výrobu.

5. Koncové díly vyráběné bez nástroje

Ne každý výrobek se dopracuje k sériím v tisících. Speciální stroje, zdravotnické pomůcky, měřicí technika, díly do vozidel v malých počtech. Tam zůstává 3D tisk trvalým výrobním postupem, ne mezikrokem.

Proč tisk: u desítek až nižších stovek kusů ročně se forma nikdy nezaplatí. Navíc umíte díl kdykoli změnit, aniž byste odepisovali nástroj, a vyrábět po dávkách místo skladování celé série.

Co rozhoduje o úspěchu: materiál a orientace vrstev vůči směru zátěže. FDM díl je nejslabší v tahu kolmo na vrstvy, takže bez informace, odkud na něj působí síla, je orientace na podložce jen odhad. Podrobně to rozebíráme v článku Materiály na koncové díly.

Doplněk, který se vyplatí: zalisované mosazné závitové vložky. Šroub zašroubovaný přímo do plastu vytrhne závit po pár dotaženích, vložka to řeší natrvalo.

Kde 3D tisk nasadit nevyplatí

Aby byl přehled úplný, tu je pět situací, kde je odpověď „raději ne":

1. Velké série. Nad pět tisíc kusů je vstřikování levnější téměř vždy.
2. Vysoké nároky na toleranci a povrch. Lícované uložení a hladký povrch bez opracování jsou úloha pro CNC obrábění.
3. Vysoké teploty a velké síly. Nad přibližně 110 °C nebo při konstrukčním zatížení je potřeba kov.
4. Opakovaný styk s potravinami. Výtisk z FDM má mezi vrstvami mikroskopické dutiny, ve kterých se usazují bakterie.
5. Díly pod trvalým UV bez ochrany. Řešitelné materiálem ASA nebo lakem, ale je potřeba s tím počítat už při návrhu.

Jak začít ve vlastní firmě

Nejlepší první projekt není ten nejambicióznější. Vyberte si drobnost, která vás dlouhodobě štve, držák, který stále někdo vyrábí z pásoviny, přípravek, který se dnes drží v ruce, nebo díl, na který se čeká tři týdny.

Pošlete nám k němu model, náčrt s rozměry nebo původní kus. Základní kontrola, jestli je díl vytisknutelný, je zdarma, cenovou nabídku i s termínem posíláme obvykle do 24 hodin a celý průběh zakázky je rozepsaný na stránce Jak to funguje.

Ukázky hotových zakázek najdete v referencích. Pokud máte konkrétní zadání, napište nám.