Utilizarea imprimării 3D pentru a realiza produse care nu puteau fi produse anterior

Průmyslová keramika, spol. s r. o. 🇨🇿

Imprimantele 3D desktop Ultimaker eficientizează producția de piese refractare

Societatea Průmyslová keramika se ocupă cu producția și vânzarea de diverse tipuri de materiale refractare nedeformabile și de piese fabricate din acestea. A fost înființată în 1991 și de atunci s-a dezvoltat, a devenit unul dintre cei mai importanți furnizori de materiale refractare din Europa Centrală. Compania, cu 75 de angajați, are sediul în Rájec-Jestřebí, în Moravia de Sud, și produce anual peste 9.500 de tone de mixturi și aproape 1.600 de tone de accesorii, cu o cifră de afaceri de 220.000.000 de coroane cehe.

Producția de la Průmyslová keramika este capabilă să răspundă în mod flexibil la cerințele clienților – atât în ceea ce privește compoziția amestecurilor produse (în prezent există peste 200 de amestecuri în catalogul companiei), cât și în ceea ce privește componentele realizate din materiale refractare. Cerințele extrem de individuale ale clienților fac necesară dezvoltarea de soluții unice pentru aproape fiecare comandă. În special pentru producția de matrițe pentru piese individuale, tehnologia de fabricație aditivă s-a dovedit a fi ideală.

Jakub Cvilinek, CEO al Průmyslová keramika, apreciază fiabilitatea și precizia ridicată a imprimantelor 3D Ultimaker S5 și 3 Extended.
Rulează videoul

În prezent, matrițele cu carcasă metalică sunt din ce în ce mai des completate în ceramica industrială cu miezuri imprimate din PLA.

Muncă precisă și personalizată

Matrița pentru producția de piese constă aproape întotdeauna dintr-un înveliș exterior, care determină forma generală și este de obicei din oțel, și din miezuri, care definesc în continuare detalii funcționale importante – caneluri, găuri, ondulații etc. Miezurile au adesea forme complexe, dar trebuie proiectate și fabricate exact conform cerințelor clientului. Ceramica industrială obișnuia să aibă miezuri realizate prin frezare din metal (unde adesea nici măcar o mașină CNC cu cinci axe nu era suficientă) sau din lemn, folosind munca tâmplarilor și a modelatorilor. Deoarece a fost întotdeauna un produs personalizat, compania s-a confruntat cu costuri ridicate și cerințe de timp.

În cursul anului 2013, conducerea Ceramicii Industriale a început să analizeze tehnologia de imprimare 3D ca mijloc de a face producția de matrițe mai ieftină și mai rapidă. „Cu toate acestea, ne confruntam cu o lipsă de fiabilitate extremă a imprimantei. Doar aproximativ 30 % dintre imprimări au fost reușite, restul fiind deșeuri. Cu toate acestea, chiar și după această experiență, nu am renunțat la imprimarea 3D, a fost o școală grozavă pentru noi. Tehnologia era încă potrivită pentru noi, doar că am ales o imprimantă greșită”, spune Jakub Cvilinek, directorul general al companiei.

Schimbarea a fost provocată de achiziționarea imprimantei Ultimaker 3 Extended în 2016, pe care Průmyslová ceramika a ales-o în principal datorită fiabilității și calității profesionale a imprimării 3D cu două materiale. În 2018 i s-a alăturat noul model Ultimaker S5, care împărtășește calitățile modelului 3 Extended, dar oferă un volum de imprimare mai mare și o utilizare și mai comodă. Furnizorul de imprimante 3D, materiale și servicii este 3Dwiser. „Nu am ezitat nicio clipă când am cumpărat un alt Ultimaker. Colegii mei au fost primii care au luat noul model S5 direct de la expoziția din Europa Centrală la sediul central al 3Dwiser”, adaugă Jakub Cvilinek zâmbind.

Prin această mișcare, industria ceramicii a început să utilizeze pe deplin imprimarea 3D pentru a produce miezuri și inserții de matrițe. Principalele beneficii ale tehnologiei au devenit rapid evidente: o producție precisă, rapidă și repetabilă, cuplată cu o libertate creativă aproape completă în proiectarea pieselor care sunt, de asemenea, fundamental mai ieftine decât metodele de producție anterioare.

Deocamdată, Industrial Ceramics folosește exclusiv material PLA pentru imprimare, în principal datorită ușurinței de manipulare și a capacității de topire – în multe piese, miezurile și inserțiile rămân încapsulate în material. Atunci când este ars la peste 900 °C, PLA se topește ușor și complet din piesă. Imprimanta 3D a companiei este operată de doi angajați care sunt responsabili de producerea pieselor proiectate de departamentul de design al companiei. Aceștia folosesc Autodesk Inventor și AutoCAD pentru a proiecta modelele.

Zona de imprimare mai mare a modelului Ultimaker S5 facilitează producția de miezuri de matriță mai mari.

„Dacă ar fi să alegem o altă imprimantă 3D, alegerea noastră ar fi din nou Ultimaker. Datorită imprimării 3D precise și fiabile, putem produce miezuri simple și complexe în matrițe de până la 5 ori mai repede și de 10 ori mai ieftin.”

 

Jakub Cvilinek, director general al Průmyslová keramika, spol. s r. o.

Formarea diferitelor forme de piese refractare nu este dificilă datorită inserțiilor imprimate 3D

„Considerăm că avantajul principal al imprimării 3D constă în capacitatea de a produce piesele necesare exact conform cerințelor clienților exigenți. Unele forme deosebit de complexe de miez de matriță pentru piese refractare erau fie imposibile, fie prea costisitoare pentru a fi produse prin metode tradiționale. Datorită imprimării 3D, suntem capabili să le pregătim noi înșine.”

Jakub Cvilinek, director general al Průmyslová keramika, spol. s r. o.

Imprimarea 3D face producția mai rapidă și mai ușoară

„Imprimarea 3D cu Ultimaker 3 Extended și S5 ne-a adus o reducere semnificativă a costurilor și a vitezei de producție, precum și capacitatea de a produce forme care înainte erau aproape imposibil de realizat. De-a lungul timpului, a devenit o parte esențială și greu de înlocuit a producției”, își amintește Jakub Cvilinek, directorul general al companiei.

La Industrial Ceramics, imprimarea 3D s-a dovedit în mod clar și reprezintă un mare avantaj pentru procesul de producție. Conducerea companiei vede cele mai mari avantaje în următoarele domenii:

  • Piesele necesare pot fi produse de aproximativ 5 ori mai repede și de 10 ori mai ieftin folosind imprimarea 3D decât prin procese tradiționale.
  • Investiția pentru achiziționarea imprimantei 3D a fost returnată sub formă de economii în câteva luni.
  • Economiile de forță de muncă sub forma unui strungar sau a unei mașini de frezat sunt, de asemenea, semnificative.
  • Un avantaj semnificativ este producția la fața locului și adaptată cu precizie și prototiparea rapidă.
  • Funcționarea imprimantelor Ultimaker s-a dovedit a fi absolut fiabilă, chiar și cu o întreținere de bază. La o lucrare, una dintre imprimante a funcționat continuu timp de aproape un an.

Comparație: miez de matriță pentru mixerul de aer și gaz al arzătorului industrial

Metoda de producție originală:

  • Polistiren extrudat sau lemn
  • Proiectarea și fabricarea manuală
  • Extrem de consumatoare de timp – aproximativ 30 de ore
  • Foarte dificil de replicat produsul
  • Costă aproximativ 20.000 coroane (în cazul lemnului)

Producție prin imprimare 3D:

  • Material PLA ușor de imprimat
  • Producție cu ajutorul imprimantei 3D Ultimaker
  • Doar aproximativ 50% din timp (proiectare și producție)
  • Producție reproductibilă și ușor de modificat
  • Preț aproximativ 300 coroane (pe material)

Actualizare (februarie 2021): ferma de imprimante 3D Ultimaker S5 de la Industrial Ceramics produce, de asemenea, ansambluri mari de matrițe pentru piese turnate din material PLA