3D tisk představuje moderní technologii se širokým spektrem využití. Kde všude lze uplatnit tisk kovových součástí a jak to vlastně probíhá?
Co je to 3D tisk
3D obecně slouží pro vytvoření trojrozměrného dílu z původního digitálního návrhu. Jinak se také tento postup označuje jako aditivní výrobní proces.
Zpravidla se využívá technologie nanášení či tuhnutí tenkých vrstev materiálu. Ty se vyznačují konstantní tloušťkou a materiál je taven pomocí tepelného zdroje.
Podobné je tomu u 3D tisku kovových materiálů, ať už se jako výchozí zdroj pro aplikaci použije prášek nebo filament.
Pro realizaci se užívá speciální zařízení označované jako 3D tiskárna.
3D tiskárny na kov umožňují práci s různými kovovými materiály, včetně slitin hliníku, titanu, nerezové oceli, niklu nebo kobaltu.
Jaké 3D tiskové techniky se nejčastěji používají
3D tisk dnes využívá celou řadu velmi rozmanitých technik, které se od sebe liší nejen principiálně, ale také náročností obsluhy, či dosažitelným výsledkem a jeho přesností.
Pro praktické využití má navíc značný význam i to, že jednotlivé postupy vykazují rozdílnou cenu za jednotlivý výtisk.
Obecně lze říci, že tisk může stát desítky korun, ale i stovky tisíc.
Při tisku kovových prvků tak lze v praxi využít:
- Powder bed fusion (PBF)
- Directed energy deposition (DED)
- Material Extrusion (extruze materiálu)
- VAT polymerace
Co je Powder bed fusion (PBF)
Díly se v tomto případě tvoří přidáváním materiálu, nikoli jeho odebíráním při běžných tvářecích operacích, jako je frézování.
Založena je tato metoda na bázi spojování zrnitých materiálů za využití tepla.
Její výhodou je to, že především umožňuje tisknout díly s vysokým stupněm komplexity a vysokou geometrickou přesností.
Co je Directed energy deposition (DED)
V tomto případě se jedná o metodu 3D tisku, která využívá cílený zdroj energie, jako je plazmový oblouk, laser nebo elektronový paprsek, k roztavení materiálu, který je současně nanášen tryskou.
Lze ji efektivně využít k materiálu do stávajících součástí, k opravám nebo k výrobě nových dílů a jedná se o v praxi jednu z nejužívanějších metod.
Co je Material Extrusion (extruze materiálu)
Extruze materiálu patří k nejznámějším postupům a byť ji lze použít také pro kovy, nejčastěji se u ní používají plasty (PLA nebo ABS).
Vytlačování materiálu alias filamentu probíhá přes vyhřívanou trysku. V principu se tak jedná o metodu jednoduchou, avšak nepříliš přesnou.
Co je VAT polymerace
VAT polymerace je založena na bázi tisku z tekutého materiálu.
Z této kategorie se především užívá výroba kovů založená na litografii (Lithography-based Metal Manufacturing; LMM), která hlavně umožňuje vyrábět drobné chirurgické nástroje a mikromechanické součástky.
Ta je jednou z metod Digital Light Processing neboli DLP, která užívá digitální světelný projektor.
Jaké jsou výhody 3D tisku
Výhodou 3D tisku kovových dílů přímo z digitálních dat je v první řadě absence formy.
To vede k úspoře nákladů. Výroba se tím i významně zrychluje a podle potřeby ji tak lze operativně navyšovat.
3D tiskárna je zařízení, které je též variabilně umístitelné, ať už do konstrukční kanceláře nebo vývojové dílny.
Výsledkem výroby přitom může být jak prototypový díl, tak i přímo nová součást.
Technologií 3D tisku lze navíc vyrobit komponenty tvarově komplikované, jichž by nebylo konvenčními postupy, jako je odlévání, tváření nebo třískové obrábění, možno vůbec dosáhnout.
Stejně tak je podobný postup vhodný pro velké díly.
3D tisk kovů se tak stává další metodou nabízející rozšíření návrhu, výroby a vývoje různých součástí. Ty následně mohou sloužit v širokém spektru oborů od průmyslu až po zdravotnictví.
Především se uplatňuje v průmyslu automobilovém, leteckém, v oblasti stavebnictví nebo výrobě spotřebního zboží.
Jaké jsou nevýhody 3D tisku
I přes své mnohé výhody má 3D tisk i několik nevýhod, které je třeba zvážit.
Nevýhodou 3D tisku jsou v první řadě vysoké pořizovací náklady. Zatímco samotný proces tisku může být nákladově efektivní, pořízení kvalitní 3D tiskárny, zejména pro kovové materiály, může být značně drahé.
Proces 3D tisku, zejména při výrobě komplexních nebo velkých dílů, může být velmi časově náročný.
Tisk jednoho dílu může trvat hodiny až dny, což může být překážkou při potřebě rychlé výroby nebo u větších objemů produkce.
Ačkoli se sortiment materiálů pro 3D tisk neustále rozšiřuje, některé materiály ještě nejsou vhodné pro aditivní výrobu.
Navíc mechanické vlastnosti 3D tištěných dílů nemusí vždy odpovídat dílům vyrobeným tradičními metodami.
Natálie Schönová je studentkou Vysoké školy ekonomické v Praze. Fascinuje ji alternativní umění, od filmu až po poezii. Je vášnivou milovnicí nevšedního jídla a psaní. Neustále zdokonaluje své kuchařské dovednosti a pracuje na svých textech. Psaní ji provází od dětství, kdy poprvé vzala do ruky tužku, a stále objevuje nové formy vyjádření.