Găsirea aplicației ideale pentru imprimarea 3D cu fibră de carbon

Pentru a valorifica la maximum potențialul unei imprimante 3D, este esențial ca materialul utilizat să fie ales în funcție de cerințele aplicației. Acest lucru este cu atât mai important în cazul pieselor de înaltă performanță, precum cele realizate din compozite cu fibră de carbon. În acest articol analizăm aplicațiile practice ale compozitelor cu fibră de carbon imprimate 3D în mai multe domenii industriale și modul în care acest material contribuie la creșterea eficienței și preciziei în procese ce variază de la sudură până la automatizare robotică.

Imprimarea 3D cu compozite din fibră de carbon în aplicații reale

Mai jos sunt prezentate patru exemple de aplicații în care proprietățile unice ale fibrei de carbon aduc beneficii semnificative.

Îmbunătățirea proceselor de sudură cu ajutorul dispozitivelor de fixare personalizate

În domeniul sudurii, precizia și acuratețea sunt esențiale. Dispozitivele de fixare personalizate, concepute pentru a menține componentele în poziția corectă înainte de sudare, joacă un rol critic în obținerea unor rezultate de calitate. Acestea trebuie să fie rigide și rezistente la temperaturi ridicate, având în vedere condițiile severe din timpul procesului de sudură.

 

Unul dintre avantajele imprimării 3D cu fibră de carbon este posibilitatea realizării rapide a unor dispozitive de fixare adaptate exact cerințelor aplicației. În special, noul material UltiMaker PET CF, după tratamentul de recoacere (annealing), oferă o temperatură ridicată de deformare termică și o rigiditate excelentă, fiind ideal pentru astfel de aplicații.

 

Posibilitatea proiectării acestor dispozitive în CAD și imprimarea lor directă reduce timpul de fabricație, asigură toleranțe foarte precise și contribuie la îmbunătățirea eficienței și calității întregului proces de sudură.

Matrițe de îndoire pentru prelucrarea flexibilă a metalelor

Matrițele de îndoire sunt utilizate împreună cu prese hidraulice pentru formarea pieselor metalice. În funcție de cerințele fiecărei aplicații sau ale liniei de producție, acestea necesită adesea personalizări frecvente, iar metodele tradiționale de fabricație pot deveni costisitoare și consumatoare de timp.

 

Prin utilizarea imprimării 3D, matrițele personalizate pot fi produse rapid și eficient. Compozitele cu fibră de carbon reprezintă alegerea ideală datorită rigidității lor excepționale.

 

Această proprietate permite piesei să își păstreze forma chiar și sub solicitări mecanice ridicate, comparativ cu majoritatea polimerilor, rezultând matrițe care oferă piese metalice precise și de înaltă calitate.

Automatizare robotică cu dispozitive End-of-Arm Tooling (EOAT)

În automatizarea industrială, brațele robotizate sunt utilizate pentru executarea repetitivă a unor operații cu un nivel foarte ridicat de precizie. Dispozitivele montate la capătul brațului robotic, cunoscute sub denumirea de end effectors sau End-of-Arm Tooling (EOAT), pot avea forme și funcții foarte diferite, de la sisteme de prindere până la torțe de sudură.

 

Imprimarea 3D a acestor dispozitive din compozite cu fibră de carbon reprezintă o schimbare majoră pentru industrie.

 

Greutatea redusă a materialului scade masa totală a brațului robotic, ceea ce conduce la:

  • creșterea sarcinii utile (payload);
  • viteze mai mari de operare;
  • manevrabilitate îmbunătățită.

 

În plus, reducerea masei contribuie la diminuarea uzurii componentelor mecanice și prelungește durata de viață a echipamentului.

Asigurarea preciziei cu ajutorul dispozitivelor de aliniere

Dispozitivele și șabloanele de aliniere sunt utilizate în procesele de fabricație și asamblare pentru efectuarea rapidă și precisă a măsurătorilor.

 

Aceste instrumente trebuie să fie suficient de rigide pentru a nu se deforma în timpul utilizării, deoarece orice flexare poate conduce la erori de măsurare și la neconformități în procesul de asamblare.

 

Rigiditatea naturală a compozitelor cu fibră de carbon le transformă într-o alegere excelentă pentru astfel de aplicații.

 

Prin imprimarea 3D, aceste dispozitive pot fi personalizate pentru orice cerință dimensională, contribuind la creșterea preciziei și eficienței proceselor de producție.

North American Lighting (NAL)

North American Lighting (NAL), companie din grupul Koito, produce sisteme de iluminare pentru industria auto încă din 1983. Cu opt facilități de producție în Statele Unite, compania furnizează tehnologii avansate de iluminare, expertiză în proiectare și capacități moderne de fabricație.

 

Pentru un producător care colaborează cu unii dintre cei mai mari constructori auto din America, precum Ford și GMC, viteza și precizia sunt esențiale. Din acest motiv, sculele și dispozitivele utilizate pe liniile de asamblare au un rol critic în menținerea continuității producției. Defectarea unei singure componente poate genera întârzieri semnificative și costuri suplimentare.

 

Dispozitivele de tip nest block, imprimate în principal din compozite cu fibră de carbon și PolyMax™ PC, sunt ușoare și foarte rezistente. La câteva luni după implementare, Griffith nu observase încă semne de uzură.

 

Compania continuă să experimenteze cu materiale și aplicații noi, realizând inclusiv:

  • suporturi pentru camere video;
  • adaptoare pentru ungere;
  • garnituri pentru testarea etanșeității;
  • precum și numeroase alte componente personalizate.

Briggs Automotive Company (BAC)

Briggs Automotive Company (BAC) a revoluționat industria auto prin lansarea BAC Mono, primul supercar monopost omologat pentru circulația pe drumurile publice.

 

BAC Mono reprezintă concretizarea viziunii fondatorilor de a crea un automobil care oferă cea mai autentică experiență de condus, combinând tehnologiile moderne din motorsport cu performanțele unei mașini de serie.

 

Compania se află permanent în avangarda inovației, funcționând ca un adevărat incubator pentru tehnologii și concepte dezvoltate în cadrul proiectelor proprii de cercetare și dezvoltare.

 

În acest context, BAC a adoptat foarte devreme tehnologia imprimării 3D. Deoarece modelul Mono R este produs în serii mici și include numeroase componente personalizate, utilizarea prelucrării CNC sau a matrițelor de injecție nu era justificată din punct de vedere economic.

Trivium

O componentă esențială dintr-un utilaj de ambalare utilizat de Trivium se uzase și nu mai putea fi achiziționată de la furnizor.

 

Paul Klopper, specialist tehnic în cadrul fabricii din Olanda, a decis să rezolve problema prin imprimare 3D.

 

Acesta a remodelat piesa și a împărțit-o în două componente pentru a putea fi fabricate simultan pe platforma de imprimare a unei Ultimaker S5. Ulterior, cele două piese au fost unite cu ajutorul unei tije metalice și montate pe utilaj.

 

Prima versiune, imprimată din ABS, a fost utilizată pentru validarea designului, însă s-a uzat într-un ritm similar piesei originale.

 

În următoarea etapă, Paul a imprimat melcul din nailon armat cu fibră de carbon, obținând o piesă de schimb cu o rezistență la uzură chiar mai bună decât componenta originală.

 

Acest exemplu demonstrează foarte bine avantajele imprimării 3D cu materiale diferite. Procesul poate începe cu un material economic, precum Tough PLA sau ABS, pentru validarea geometriei și funcționalității, iar apoi se poate trece la un material de clasă inginerească, capabil să ofere proprietăți mecanice superioare piesei originale.

Pentru mai multe informații:

Contactați-ne