Imprimarea 3D în prototipare și în producția de mare volum

Imprimarea în serie

În mod tradițional, prototiparea a fost cea mai populară utilizare a imprimării 3D, de unde s-a răspândit relativ rapid în majoritatea domeniilor care necesită producție personalizată. Dar poate oferi o soluție la provocarea producției de loturi mici și mijlocii? Tehnologiile avansate de imprimare 3D pot oferi, de asemenea, un răspuns eficient la provocările legate de producția în masă, dincolo de prototipurile care seamănă mai mult cu produsul final.

 

Imprimantele 3D cu topire a filamentelor sunt acum foarte răspândite, astfel încât majoritatea companiilor din industrie au experiență cu această tehnologie versatilă. Cu toate acestea, în ciuda avantajelor sale incontestabile, acest proces popular poate lăsa de dorit în ceea ce privește calitatea suprafeței, detaliile, productivitatea, izotropia sau rezistența la căldură, de exemplu. Prin urmare, merită să ne deschidem către tehnologii aditive mai avansate, cum ar fi imprimarea LFS și SLS, care sunt, de asemenea, potrivite pentru imprimarea pe loturi.


3D tiskárny Formlabs
Tehnolgiile SLA/LFS și SLS de la Formlabs

Posibilitățiile cu imprimarea 3D LFS

Imprimarea LFS este o formă specială de stereolitografie (SLA). Imprimarea SLA utilizează un laser pentru a construi obiecte din rășină lichidă care se polimerizează la lumina UV. Imprimarea LFS, bazată pe acest principiu, a fost dezvoltată de Formlabs în SUA, minimizând forțele asupra piesei în timpul imprimării și îmbunătățind precizia scanării cu laser galvo. Printre principalele avantaje ale tehnologiei LFS se numără structura internă izotropă, suprafețele netede și capacitatea de a imprima cu precizie cele mai fine detalii.

Posibilitățiile cu imprimare 3D SLS

În cazul imprimării SLS (sinterizare selectivă cu laser), straturile sunt create prin topirea cu laser a pulberii termoplastice (cel mai adesea poliamidă). Principalele avantaje ale procesului aditiv SLS sunt libertatea geometrică completă, posibilitatea de a utiliza materii prime industriale rezistente, o structură internă cu aceleași proprietăți ca și în cazul turnării prin injecție și o productivitate remarcabilă, ceea ce îl face cea mai bună alegere pentru imprimarea pe loturi.

Opțiuni pentru producția de masă

Datorită preciziei și rezoluției sale, tehnologia LFS este adesea utilizată pentru a imprima modele de turnare 3D, piese de bază, care sunt apoi reproduse prin turnare în vid sau RIM. Există din ce în ce mai multe exemple de inserții pentru unelte de turnare prin injecție directă. 

Imprimarea SLS, pe de altă parte, este, de asemenea, deosebit de potrivită pentru producția directă de serii de utilizare finală de până la câteva mii de bucăți. Acest lucru se datorează materiilor prime industriale robuste, structurii interne omogene a produsului final și productivității ridicate a procesului.

Avantajele protopipării interne și ale a imprimării pe loturi

Aceste soluții aditive interne pot înlocui loturile și piesele personalizate externalizate anterior, ceea ce duce la termene de execuție mai scurte, la o dezvoltare mai rapidă a produselor și la o lansare pe piață mai rapidă și, de asemenea, pot proteja procesele de producție de problemele lanțului de aprovizionare care devin tot mai frecvente în prezent. Reducerea timpului necesar pentru dezvoltarea de noi produse și eliminarea sculelor costisitoare și lente are, de asemenea, potențialul de a crește inovația internă și numărul de variații, permițând introducerea unor produse mai competitive înaintea tuturor.

Materiale de imprimare 3D de la Formlabs

Materiale în producția de LFS și SLS

În ambele procese de fabricație aditivă, există o gamă largă de materii prime cu proprietăți mecanice diferite, ceea ce le face să fie alegerea optimă pentru diferite aplicații. În timp ce imprimarea LFS se bazează întotdeauna pe rășini, imprimarea SLS se bazează pe poliamidele PA12 și PA11, dar și pe diverse materiale elastice sau PP. În plus, la fel ca în cazul imprimării filament cu filament, sunt disponibile și materiale compozite cu filament scurt, care permit imprimarea unor piese mai rezistente și mai stabile din punct de vedere al formei sau, de exemplu, a unor piese sigure din punct de vedere ESD prin aceste procese.

Nylon 12 pro 3D tiskárnu Formlabs Fuse 1

Extinderea prodeceelor aditive avansate

De ce imprimantele LFS/SLA și SLS au devenit mai puțin răspândite?

Atunci când brevetele care protejează imprimarea 3D FFF au expirat în 2009, prețul imprimantelor 3D care utilizează acest proces a scăzut la o fracțiune din ceea ce a fost în scurt timp. Apariția unor noi companii care produc imprimante 3D ușor de utilizat și accesibile, cum ar fi Ultimaker, a deschis calea pentru adoptarea pe scară largă a acestei tehnologii.

Brevetele pentru SLA și SLS au expirat mai târziu, în 2014, deschizând calea pentru o reducere de preț mai târzie, dar similară, în comparație cu FFF. În 2013, primele imprimante SLA 3D de tip desktop disponibile de la Formlabs au depășit toate așteptările, obținând peste 2.000 de comenzi și 3 milioane de dolari în campania inițială.

Acum, Formlabs a făcut multe pentru a democratiza procesele aditive atât în tehnologiile SLA, cât și SLS. Imprimanta LFS de format mare Form 3L a făcut posibilă producția internă de piese de înaltă rezoluție și volum mare, ceea ce înainte era posibil doar cu ajutorul unor mașini industriale foarte scumpe. Iar cea mai recentă dezvoltare a lor, sistemul de imprimare SLS Form Fuse 1, a făcut ca tehnologia productivă de sinterizare selectivă cu laser să fie accesibilă chiar și pentru un IMM, cu un sistem fiabil și compact.