הדפסת 3D הוא בין תהליכי הייצור המובילים, הידוע גם כתהליך תוסף, פרדוקס לעיבוד CNC, תהליך חיסור. לאחר שהשתהה הסטריאוטיפ של היותו רק 'אב טיפוס', הדפסת תלת מימד תעשייתית הופיעה כתהליך ייצור נכון. היא כרוכה בעיקר בייצור תעשייתי של מוצרים שונים כגון תושבות תא של איירבוס A350, החלפת כלוב צלעות, חרירי דלק למנוע הזינוק של General Electric, בית מחוון LED לרובוטים ומכשירי שמיעה מפורשים למטופל.
כללים בסיסיים של הדפסת תלת מימד תעשייתית
הדפסת תלת מימד הייתה התהליך המפורסם והאמין ביותר להכנת אבות טיפוס המשמשים להבטחת תוקף 100% של המוצר הרצוי. אבל עכשיו, תהליך יצירת האב-טיפוס הוא הרבה מעבר לקונספט המצומצם של יצירת אב-טיפוס. זה הפך לתהליך ייצור נכון המציע נוחות אולטימטיבית לייצור מוצרים בנפח נמוך, במיוחד כאשר תבניות הזרקה אינן מוצדקות. בינתיים, אב טיפוס עשוי לשקול טוב יותר את המורכבות של החלק מאשר עיבוד שבבי. אז, כאן נדון בכללים הבסיסיים ובמידע עבור הדפסת תלת מימד תעשייתית.
1. טכנולוגיה
בדרך כלל, זה כולל שלושה תהליכי ייצור תוספים כמו סטריאוליטוגרפיה (SLA), סינטר לייזר מתכת ישיר (DMLS), ו סינטר לייזר סלקטיבי (SLS). כל הטכנולוגיות הללו מוגדרות לאופי עבודתן. לדוגמה, DMLS מתאים מאוד ליישומים לשימוש קצה. באותו אופן, SLS ו-SLA יעילים לחלוטין כנגד יישומים שונים, כולל חלקים לשימוש קצה בנפח נמוך ותהליכים ממוקדי אב טיפוס.
2. בחירת חומר
בעת יצירת אב טיפוס של חלקים שונים, כשני תריסר אבקות ושרף הניתנים להדפסה בתלת מימד זמינים בעלי התכונות הנדרשות על ידי רכיבים מכניים וחשמליים שונים. ניתן לייצר חלקים לשימוש קצה רבים מניילון במילוי זכוכית ועד כרום קובלט, תוך עלויות נמוכות יותר ועמידות מוגברת.
3. שיקולים חשובים לעיצוב
לפעמים, יכול להיות הבדל מינימלי בין עיצוב אב טיפוס לדגם בעל יכולת לשרת במשך שנים. כאן מגיע הכוח האמיתי של הדפסת תלת מימד, שמבטל את ההבדל הקטן הזה מהאב-טיפוס והופך אותו לעיצוב ראוי לעבודה עם עיצוב מורכב וצורות אורגניות. עם זאת, גמישות רבה זו בהחלט אינה אפשרית בתהליכי ייצור קונבנציונליים, כגון עיבוד שבבי CNC ודפוס הזרקה.
4. כמות הייצור
בירור כמות הייצור הוא חלק מהותי מתהליך התכנון. מבחינה טכנית, הדפסת תלת מימד מתאימה רק לייצור בנפח נמוך, מה שמחייב לדעת את הכמות המדויקת הנדרשת למוצרים לשימוש קצה. עם זאת, עובדה היא שחלקים מודפסים בתלת מימד הם החסכוניים ביותר בהשוואה לשיטות ייצור חלופיות.
החלטות בנוגע לסינטרינג ישיר בלייזר מתכת
האם DMLS או כל תהליך אחר, הבחירה תלויה בחומר ובתכונותיו הנובעות מכך. נניח שהחומר הוא מתכת כמו אלומיניום, נירוסטה או טיטניום. DMLS נראה כאופציה מתאימה. במקביל, DMLS מעורב בייצור חלקים רבים המשמשים בתעופה וחלל תעשייה רפואית. על רקע החששות מהשימוש באבקת מתכת ב-DMLS, מומחים משתפים כעת פעולה עם לקוחות כדי לחסל את הפרצות המיוצרות באמצעות אבקת מתכת.
יתר על כן, מתכת היא המתאימה ביותר לייצור חלקים לשימוש קצה. עם זאת, זה לא מצביע על כך ש-DMLS הוא תהליך תקין לחלוטין לייצור אותם חלקים לשימוש קצה. DMLS כולל שימוש בלייזר רב עוצמה כדי להתיך ולהמיס את חלקיקי המתכת ליצירת הצורה הרצויה באמצעות שכבות. במהלך כל התהליך הזה, נדרש חום קיצוני כדי להמיס את חלקיקי המתכת. גורם זה יוזם את הצורך להשתמש במבנה תמיכה דמוי פיגום כדי להחזיק תלתלים ועוטפים. סביר להניח שהם יוסרו לאחר בניית התהליך, מה שהופך את התהליך לפחות חסכוני.
מבחר סינטר לייזר סלקטיבי (SLS)
סינטר לייזר מתכת ישיר הוא התהליך המפורסם והאמין ביותר לייצור חלקים בנפח נמוך ולשימוש קצה ללא כל ויכוח. אבל סינטר לייזר סלקטיבי הוא מתחרה קרוב ל-DMLS בזמן שהוא על המספר השני. מבחינת תהליך העבודה שלו, הוא דומה ל-DMLS. שתי הגישות משתמשות בכמות גבוהה של חום כדי להמיס את החומר שכבה אחר שכבה במצע אבקה כדי ליצור את הצורה הנדרשת.
מכיוון שפלסטיק דורש כמות נמוכה יותר של חום כדי להיות נמס, מבני תמיכה כמו תלתלים ועוטפים אינם נחוצים. זה הופך את זה לתהליך די פשוט לנצל את כל נפח תא הבנייה במלואו. זה גם מפשט תהליכים שונים (התקנת חלק ו לאחר עיבוד) שמפחיתים את העלות הכוללת של התהליך. המגבלה היחידה שעומדת בפני ה-SLS היא התאימות שלו לפלסטיק ממשפחת הניילון. מצד שני, חומרים מלאי סיבים וזכוכית ניתנים לשימוש. בניגוד ל-DMLS, ה-SLS יכול ליצור שכבה שעוביה הוא 0.0004 אינץ'.
שיקול אחר עבור SLS
כאשר יש צורך בגימור נוסף על החלק המיוצר באמצעות SLS, נעשה שימוש בניילון לא ממולא לפיתוח הדרישות. לעומת זאת, ניילון מלא הוא יישום מתאים יותר לגלגלי שיניים וגלגלות. השימוש בניילון בתעשייה הרפואית הוא גם מכריע, מכיוון שהוא יכול לקיים את תהליך החיטוי. כמו כן, החלקים המיוצרים באמצעות ניילון הינם היגרוסקופיים ונקבוביים, מה שהופך אותם לפחות מתאימים לתנאי לחות. מלבד זאת, נעשה שימוש נרחב בניילון בהזרקה. לאחר מכן, ניילון ב-SLS מציע פתרון פוטנציאלי לייצור כלי ייצור הצפויים לשרת טווח מסוים או ראויים להיבנות תוך שימוש בעלויות נמוכות יותר.
אל תזלזל בחשיבות של SLא
זו עובדה מודה ש סטריאוליטוגרפיה היה מרכזי ב אב טיפוס מהיר. הסיבה מאחורי הצלחת SL כתהליך אמין ובעל ערך היא שהיא מציעה חלקים מאוד מדויקים ומיוצרים עדין. עם זאת, הוא אינו מתאים לייצור של חלקים לשימוש קצה. בדרך כלל, נעשה שימוש בשרף הניתן לריפוי צילום ב-SL, המגיב עם אור UV אם נחשף אליו במשך זמן רב. חשיפה זו לאור UV מובילה לתנועת חלקים ולהשפלה של החומר.
אבל אם מוצרי קצה אלו יהיו סגורים בניקל קל משקל במילוי קרמיקה, הם יהפכו קשוחים כמו מסמרים ויציבים לספק את שירותיהם למשך שנים רבות.
היתרונות של תהליכי הדפסה תלת מימדית
גודל השוק העולמי של הדפסת תלת מימד צפוי להגיע ל-$62.79 מיליארד עד 2028. הצמיחה המהירה הזו מראה במפורש את היתרונות המקיפים של תהליכים שונים הקשורים להדפסת תלת מימד. להלן היתרונות המשמעותיים שמציעות הטכניקות השונות של הדפסת תלת מימד:
- הוא מספק אב טיפוס מהיר שמביא במהירות מודל פיזי של המוצר הקרוב.
- זה מציע יותר גמישות בעיצוב ופישוט הרכבה.
- חלקים המיוצרים באמצעות הדפסת תלת מימד הם בעיקר קלים במשקל וחזקים.
- הפסולת היא מסיבית בתהליכי ייצור חסרי ערך, אך לא בהדפסת תלת מימד.
- חסכוני יותר לייצור חלקים הנדרשים בנפח נמוך.
סיכום
ללא קשר לתהליך המשמש להדפסה תלת מימדית, הגורם העיקרי הוא לשקול את המורכבות של החלק. יש לבחור רק בתהליך זה, שנוח לעמוד ברמת המורכבות הזו. שלב זה מספק למשתמשים פוטנציאל אינסופי לשיפור המוצר. מכיוון שמומחים מעוניינים לחקור הדפסת תלת מימד עבור יישומי קצה שונים, הצמיחה של הדפסת תלת מימד ויכולותיה היא בלתי נמנעת.