Všetci sme si už na pláži postavili hrady z piesku: mohutné múry, majestátne veže, priekopy plné žralokov. Ak ste aspoň trochu ako ja, budete prekvapení, ako dobre drží pohromade malé množstvo vody – aspoň kým sa neobjaví váš starší brat a v návale ničivej radosti ho nekopne.
Podnikateľ Dan Gelbart tiež používa vodu na spájanie materiálov, hoci jeho návrh je oveľa odolnejší ako víkendová plážová podívaná.
Ako prezident a zakladateľ spoločnosti Rapidia Tech Inc., dodávateľa systémov 3D tlače kovov vo Vancouveri v Britskej Kolumbii a Libertyville v štáte Illinois, Gelbart vyvinul metódu výroby súčiastok, ktorá eliminuje časovo náročné kroky spojené s konkurenčnými technológiami a zároveň výrazne zjednodušuje odstraňovanie podpory.
Taktiež spájanie viacerých dielov nie je o nič ťažšie ako ich len namočenie do trochy vody a zlepenie – a to aj v prípade dielov vyrobených tradičnými výrobnými metódami.
Gelbart rozoberá niektoré zásadné rozdiely medzi svojimi systémami na vodnej báze a systémami používajúcimi kovové prášky obsahujúce 20 % až 30 % vosku a polyméru (objemovo). Dvojhlavé kovové 3D tlačiarne Rapidia vyrábajú pastu z kovového prášku, vody a živicového spojiva v množstvách od 0,3 do 0,4 %.
Vďaka tomu, vysvetlil, sa eliminuje proces odstraňovania spojiva, ktorý vyžadujú konkurenčné technológie a ktorý často trvá niekoľko dní, a diel sa môže poslať priamo do spekacej pece.
Ostatné procesy sa väčšinou nachádzajú v „dlhodobom odvetví vstrekovania plastov (MIM), ktoré vyžaduje, aby nespekané diely obsahovali relatívne vysoké podiely polyméru, aby sa uľahčilo ich uvoľnenie z formy,“ povedal Gelbart. „Množstvo polyméru potrebné na spojenie dielov pre 3D tlač je však v skutočnosti veľmi malé – vo väčšine prípadov postačuje jedna desatina percenta.“
Prečo teda piť vodu? Rovnako ako v našom príklade s pieskovým hradom, ktorý sa použil na výrobu pasty (v tomto prípade kovovej pasty), polymér drží kusy pohromade počas schnutia. Výsledkom je diel s konzistenciou a tvrdosťou chodníkovej kriedy, dostatočne pevný, aby vydržal obrábanie po montáži, jemné obrábanie (hoci Gelbart odporúča obrábanie po spekaní), montáž s vodou s ostatnými nedokončenými dielmi a odoslanie do pece.
Eliminácia odmasťovania umožňuje tlačiť aj väčšie, hrubšie stenové diely, pretože pri použití kovových práškov impregnovaných polymérom nemôže polymér „vyhorieť“, ak sú steny dielu príliš hrubé.
Gelbart povedal, že jeden výrobca zariadení požadoval hrúbku steny 6 mm alebo menej. „Povedzme, že vyrábate súčiastku o veľkosti počítačovej myši. V takom prípade by vnútro muselo byť buď duté, alebo z nejakého druhu sieťoviny. To je skvelé pre mnoho aplikácií, cieľom je dokonca aj ľahkosť. Ak je však potrebná fyzická pevnosť, ako napríklad skrutka alebo iná vysokopevnostná súčiastka, potom [vstrekovanie kovového prášku] alebo MIM zvyčajne nie sú vhodné.“
Čerstvo vytlačená fotografia rozdeľovača ukazuje zložité vnútorné mechanizmy, ktoré dokáže tlačiareň Rapidia vytvoriť.
Gelbart poukazuje na niekoľko ďalších funkcií tlačiarne. Kazety obsahujúce kovovú pastu sú dopĺňateľné a používatelia, ktorí ich vrátia spoločnosti Rapidia na doplnenie, dostanú body za akýkoľvek nepoužitý materiál.
K dispozícii je široká škála materiálov vrátane nehrdzavejúcej ocele 316 a 17-4PH, INCONEL 625, keramiky a zirkónia, ako aj medi, karbidu volfrámu a niekoľkých ďalších materiálov vo vývoji. Podporné materiály – tajná ingrediencia v mnohých kovových tlačiarňach – sú určené na tlač substrátov, ktoré je možné ručne odstrániť alebo „odpariť“, čo otvára dvere k inak nereprodukovateľným vnútorným častiam.
Spoločnosť Rapidia podniká už štyri roky a treba uznať, že len začína. „Spoločnosť si dáva načas, aby veci napravila,“ povedal Gelbart.
Doteraz on a jeho tím nasadili päť systémov, vrátane jedného v Selkirk Technology Access Center (STAC) v Britskej Kolumbii. Výskumník Jason Taylor používa stroj od konca januára a zaznamenal mnoho výhod oproti niekoľkým existujúcim 3D tlačiarňam STAC.
Poznamenal, že schopnosť „zlepiť vodou“ surové diely pred spekaním má veľký potenciál. Je tiež dobre oboznámený s problematikou odmasťovania vrátane používania a likvidácie chemikálií. Zatiaľ čo dohody o mlčanlivosti bránia Taylorovi zdieľať podrobnosti o veľkej časti svojej práce, jeho prvý testovací projekt je niečo, čo by si mnohí z nás mohli predstaviť: 3D tlačená tyčinka.
„Dopadlo to perfektne,“ povedal s úsmevom. „Dokončili sme čelnú plochu, vyvŕtali otvory pre hriadeľ a teraz ho používam. Sme ohromení kvalitou práce vykonanej s novým systémom. Rovnako ako pri všetkých spekaných dieloch, dochádza k určitému zmršťovaniu a dokonca aj k miernemu vychýleniu, ale stroj je primeraný. Tieto problémy dokážeme dôsledne kompenzovať v konštrukcii.“
Správa o aditívnej výrobe sa zameriava na využitie technológií aditívnej výroby v reálnej výrobe. Výrobcovia dnes používajú 3D tlač na výrobu nástrojov a prípravkov a niektorí dokonca používajú aditívnu výrobu na veľkoobjemovú výrobu. Ich príbehy tu budú uvedené.