Współcześnie każdy producent elementów z tworzyw sztucznych staje przed wyzwaniami związanymi z optymalizacją kosztów, elastycznością produkcji oraz ochroną środowiska. Pod tymi względami technologie addytywne takie, jak druk 3d FDM z wykorzystaniem polilaktydu (PLA), posiadają przewagi nad tradycyjnymi metodami produkcji.
Spis treści:
- Czym jest druk 3D FDM z PLA w produkcji elementów z tworzyw sztucznych?
- Szybkość i elastyczność produkcji elementów z tworzyw sztucznych
- Koszt efektywność produkcji małoseryjnej w druku 3D
- Precyzja i jakość wykonania elementów z tworzyw sztucznych
- Druk 3d w przemyśle, a ekologia i zrównoważony rozwój
- Wady druku 3D w porównaniu do innych metod produkcji
- Wydrukowane elementy z tworzyw sztucznych — przykłady
W tym artykule opiszemy przewagi druku 3D w technologii FDM z materiału PLA nad formowaniem wtryskowym. Wyjaśnimy również, dlaczego coraz więcej producentów elementów z tworzyw sztucznych decyduje się na ten nowoczesny proces produkcji.
Czym jest druk 3D FDM z PLA w produkcji elementów z tworzyw sztucznych?
Technologia FDM (Fused Deposition Modeling) wykorzystywana jest w procesie druku 3D. Polega na precyzyjnym, warstwowym nakładaniu materiału termoplastycznego, w wyniku czego cyfrowy obiekt wirtualny zostaje przeniesiony do trójwymiarowego świata fizycznego.
Niejeden producent elementów z tworzyw sztucznych wykorzystuje w tym procesie polilaktyd (PLA) z powodu jego właściwości. Materiał ten jest tani, ekologiczny i biodegradowalny, a przy tym wystarczająco wytrzymały w wielu zastosowaniach.
Szybkość i elastyczność produkcji elementów z tworzyw sztucznych
Jedną z kluczowych zalet druku 3D w technologii FDM z materiału PLA jest jego szybkość w porównaniu do formowania wtryskowego czy frezowania CNC. Brak konieczności projektowania i wytwarzania form wtryskowych przyspiesza cały cykl produkcji.
Natomiast szybkość druku 3D w połączeniu z jego ceną niższą od tradycyjnych metod, zapewnia dużą elastyczność, potrzebną szczególnie w prototypowaniu. Tam istotna jest możliwość szybkiej i łatwej modyfikacji projektu oraz tania produkcja krótkoseryjna. Dotyczy to także komponentów personalizowanych i jednorazowych zamówień, co jest szczególnie ważne w dynamicznych sektorach przemysłowych.
Koszt efektywność produkcji małoseryjnej w druku 3D
Formowanie wtryskowe wymaga tworzenia kosztownych form, co obniża koszt efektywność tej metody w produkcji małoseryjnej. Pod tym względem addytywna technologia druku 3D wypada znacznie taniej, ponieważ eliminuje koszty formowania, narzędzi i skomplikowanych procesów przygotowawczych. W efekcie produkcja nawet pojedynczych egzemplarzy staje się ekonomiczna.
Co więcej, druk 3D umożliwia rozpoczęcie procesu produkcji niemal natychmiast po stworzeniu cyfrowego modelu. Niepotrzebne są przygotowania, które w tradycyjnych metodach produkcji mogą trwać tygodnie, a nawet miesiące. Dodatkowo ta addytywna technologia minimalizuje ilość odpadów, ponieważ używa się w niej tylko tyle surowca, ile potrzeba do wytworzenia konkretnego elementu. To dodatkowo obniża koszty materiałowe.
Precyzja i jakość wykonania elementów z tworzyw sztucznych
Jako producent elementów z tworzyw sztucznych za pomocą druku 3D w technologii FDM obalamy przekonanie o tym, że metoda ta nie jest w stanie dorównać tradycyjnej produkcji pod względem precyzji. Nowoczesne drukarki 3D zapewniaj dokładność produkcji porównywalną z obróbką CNC.
Technologia druku 3D umożliwia również tworzenie złożonych geometrii, trudnych lub wręcz niemożliwych do uzyskania w metodzie wtryskowej bez kosztownych form. Drukowane elementy mogą posiadać skomplikowane struktury wewnętrzne. Wysoka jakość i stosunkowo duża wytrzymałość materiału PLA spełniają wymogi wieli branż przemysłowych.
Druk 3d w przemyśle, a ekologia i zrównoważony rozwój
Coraz istotniejsze dla wielu firm stają się także dążenia do zrównoważonego rozwoju. PLA, jako materiał biodegradowalny i wytwarzany z odnawialnych źródeł idealnie wpisuje się w tę ideę.
Polilatkyd wytwarza się z naturalnych surowców, głównie z roślin bogatych w skrobię takich, jak kukurydza, trzcina cukrowa, buraki cukrowe czy ziemniaki. Oznacza to, że jego ślad węglowy jest znacznie mniejszy, niż w przypadku polimerów wytwarzanych z ropy naftowej. Dodatkowo możliwości recyklingu i biodegradacji PLA czynią go znacznie bardziej ekologiczną opcją w produkcji elementów z tworzyw sztucznych.
Wady druku 3D w porównaniu do innych metod produkcji
Chociaż druk 3D FDM z materiału PLA posiada wiele zalet, nie jest pozbawiony pewnych ograniczeń. Każdy producent elementów z tworzyw sztucznych zdaje sobie sprawę, że wielkość drukowanych elementów ograniczona jest wymiarami platformy drukującej.
Ponadto PLA, chociaż charakteryzuje się względnie dużą wytrzymałością, nie nadaje się do zastosowań wysokotemperaturowych, co ogranicza jego zastosowanie w niektórych branżach.
Wydrukowane elementy z tworzyw sztucznych — przykłady
Druk 3D FDM z materiału PLA wykorzystywany jest w różnych branżach — od motoryzacji po elektronikę. Świetnie sprawdza się przy produkcji prototypów oraz wdrażaniu krótki serii komponentów. Przykładem może być wielkoformatowy wydruk 3d części do zakręcarki wieczek.
Z technologii tej często korzysta się również w produkcji elementów zastępczych do maszyn i urządzeń takich jak koła zębate, osłony, uchwyty i inne komponenty mechaniczne. Umożliwia to szybkie naprawy i ograniczenie przestojów.
Kolejnym przykładem zastosowania druku 3d mogą być również obudowy do elektroniki na zamówienie, ze względu na elastyczność tej technologii i możliwość uzyskania elementów idealnie dopasowanych do wymagań projektu.