Mindannyian építettünk már homokvárakat a tengerparton: hatalmas falakat, fenséges tornyokat, cápákkal teli vizesárkokat. Ha hozzám hasonlóan te is meglepődsz majd, milyen jól összeáll egy kis mennyiségű víz – legalábbis addig, amíg a bátyád fel nem bukkan, és örömében bele nem rúg.
Dan Gelbart vállalkozó szintén vizet használ az anyagok összeragasztására, bár a terve sokkal tartósabb, mint egy hétvégi strandlátványosság.
A Rapidia Tech Inc., a Vancouverben (Brit Columbia) és Libertyville-ben (Illinois) működő fém 3D nyomtatórendszereket szállító vállalat elnöke és alapítójaként Gelbart egy olyan alkatrészgyártási módszert fejlesztett ki, amely kiküszöböli a versenytárs technológiákban rejlő időigényes lépéseket, miközben jelentősen leegyszerűsíti a tartóelemek eltávolítását.
Ezáltal több alkatrész összeillesztése nem nehezebb, mint egy kis vízbe áztatni és összeragasztani őket – még a hagyományos gyártási módszerekkel készült alkatrészek esetében is.
Gelbart néhány alapvető különbséget tárgyal a víz alapú rendszerei és a 20-30 térfogatszázalék viaszt és polimert tartalmazó fémporokat használó rendszerek között. A Rapidia kétfejes fém 3D nyomtatók fémporból, vízből és 0,3-0,4% közötti mennyiségű gyanta kötőanyagból állítanak elő pasztát.
Emiatt – magyarázta – megszűnik a versengő technológiák által megkövetelt, gyakran több napig tartó kötésmentesítési folyamat, és az alkatrész közvetlenül a szinterelő kemencébe küldhető.
A többi eljárás főként a „régóta fennálló fröccsöntési (MIM) iparágban található, amely megköveteli, hogy a szinterezetlen alkatrészek viszonylag nagy mennyiségű polimert tartalmazzanak a formából való kiválásuk megkönnyítése érdekében” – mondta Gelbart. „Azonban a 3D nyomtatáshoz szükséges alkatrészek kötéséhez szükséges polimer mennyisége valójában nagyon kicsi – a legtöbb esetben a százalék tizede elegendő.”
Akkor miért iszunk vizet? Ahogy a homokvár példánkban is, amelyet paszta (jelen esetben fémpaszta) készítéséhez használtunk, a polimer tartja össze a darabokat száradás közben. Az eredmény egy olyan alkatrész, amelynek állaga és keménysége a járdakrétaé, elég erős ahhoz, hogy ellenálljon az összeszerelés utáni megmunkálásnak, a kíméletes megmunkálásnak (bár a Gelbart a szinterelt megmunkálás utáni megmunkálást javasolja), a vízzel való összeszerelésnek más befejezetlen alkatrészekkel, és elküldje a sütőbe.
A zsírtalanítás kiküszöbölése lehetővé teszi nagyobb, vastagabb falú alkatrészek nyomtatását is, mivel polimerrel impregnált fémporok használata esetén a polimer nem tud „kiégni”, ha az alkatrész falai túl vastagok.
Gelbart elmondta, hogy az egyik berendezésgyártó 6 mm-es vagy annál kisebb falvastagságot írt elő. „Tegyük fel, hogy egy számítógépes egér méretű alkatrészt építesz. Ebben az esetben a belső térnek üregesnek vagy valamilyen hálósnak kell lennie. Ez számos alkalmazáshoz nagyszerű, még akkor is, ha a könnyű súly a cél. De ha fizikai szilárdságra van szükség, mint például egy csavar vagy más nagy szilárdságú alkatrész esetében, akkor a [fémpor-befecskendezés] vagy a MIM általában nem alkalmas.”
Egy frissen nyomtatott elosztó fotója mutatja be a Rapidia nyomtató által előállítható komplex belső alkatrészeket.
Gelbart a nyomtató számos további tulajdonságára is kitér. A fémpasztát tartalmazó patronok újratölthetők, és a Rapidia-hoz újratöltésre visszaküldő felhasználók pontokat kapnak a fel nem használt anyagokért.
Különféle anyagok állnak rendelkezésre, beleértve a 316-os és 17-4PH rozsdamentes acélt, az INCONEL 625-öt, a kerámiát és a cirkónium-dioxidot, valamint a rezet, a volfrám-karbidot és számos más fejlesztés alatt álló anyagot. A hordozóanyagokat – amelyek sok fémnyomtató titkos összetevőjét alkotják – úgy tervezték, hogy olyan hordozókat nyomtassanak, amelyeket kézzel el lehet távolítani vagy „elpárologtatni”, megnyitva az utat az egyébként reprodukálhatatlan belső felületek előtt.
A Rapidia már négy éve működik, és kétségtelenül csak most indult be. „A cég időt szán a dolgok kijavítására” – mondta Gelbart.
A mai napig ő és csapata öt rendszert telepített, köztük egyet a Brit Kolumbiában található Selkirk Technology Access Centerben (STAC). Jason Taylor kutató január vége óta használja a gépet, és számos előnyét tapasztalta a meglévő STAC 3D nyomtatókkal szemben.
Megjegyezte, hogy nagy potenciállal bír a nyers alkatrészek szinterezés előtti „vízzel való összeragasztásának” képessége. Emellett jártas a zsírtalanítással kapcsolatos kérdésekben, beleértve a vegyszerek használatát és ártalmatlanítását is. Bár a titoktartási megállapodások megakadályozzák, hogy Taylor megossza munkája nagy részének részleteit, az első tesztprojektje valami olyasmi, amire sokan gondolnánk: egy 3D nyomtatott pálca.
„Tökéletes lett” – mondta mosolyogva. „Elkészítettük a felületet, lyukakat fúrtunk a tengelynek, és most már használom is. Lenyűgözött minket az új rendszerrel végzett munka minősége. Mint minden szinterezett alkatrésznél, itt is van némi zsugorodás, sőt, egy kis eltérés is, de a gép megfelelő. Ezeket a problémákat következetesen kompenzálni tudjuk a tervezés során.”
Az Additív Jelentés az additív gyártási technológiák valós termelésben való alkalmazására összpontosít. A gyártók ma 3D nyomtatást használnak szerszámok és szerelvények előállításához, egyesek pedig additív gyártást (AM) alkalmaznak nagy volumenű gyártáshoz. Történeteik itt lesznek olvashatók.