<\/p>\n

\nCoraz cz\u0119\u015bciej od system\u00f3w szybkiego prototypowania wymaga si\u0119, aby tworzone za ich pomoc\u0105 cz\u0119\u015bci by\u0142y wytrzyma\u0142e, dok\u0142adne i funkcjonalne. Czy jest to mo\u017cliwe? Odpowiedzi\u0105 s\u0105 technologie \u0142\u0105cz\u0105ce szybkie prototypowanie (rapid prototyping ? RP) z szybkim wytwarzaniem produkt\u00f3w (rapid manufacturing ? RM) ? Selektywne Spiekanie Laserem (SLS) oraz Selektywne Topienie Laserem (SLM)<\/p>\n

\nW jednym z poprzednich artyku\u0142\u00f3w wspomnieli\u015bmy o stereolitografii wykorzystuj\u0105cej laser do polimeryzowania ciek\u0142ej \u017cywicy epoksydowej. Laser podobnego typu zosta\u0142 wykorzystany przez tw\u00f3rc\u00f3w technologii selektywnego spiekania i topienia r\u00f3\u017cnych rodzaj\u00f3w proszk\u00f3w ? od poliamidowych, poprzez polistyrenowe a\u017c do r\u00f3\u017cnego rodzaju proszk\u00f3w metalowych.<\/p>\n

\n<\/p>\n

\nPierwszy system SLS przedstawiono w Stanach Zjednoczonych w 1992 roku. Zosta\u0142 opracowany przez firm\u0119 DTM, kt\u00f3r\u0105 wch\u0142on\u0119\u0142o 3D Systems (producent SLA). W tym samym czasie w nad systemami SLS pracowa\u0142a niemiecka firma EOS GmbH. Do dzisiaj te dwie firmy wyznaczaj\u0105 standardy w technologiach spiekania proszk\u00f3w laserem i posiadaj\u0105 na rynku po kilkaset tego typu system\u00f3w.<\/p>\n

\nZasada budowania modeli w SLS jest po\u0142\u0105czeniem technologii SLA (stereolitografii) oraz 3DP (3D Printing). Plik STL zostaje podzielony przez oprogramowanie maszyny na bitmapy oraz warstwami wysy\u0142any jest do urz\u0105dzenia SLS. Na podstaw\u0119 komory budowania nanoszona jest warstwa proszku, kt\u00f3ra od g\u00f3ry jest spajana wi\u0105zk\u0105 lasera o mocy 30-100W wg przekazanej wcze\u015bniej bitmapy. Po spojeniu warstwy, nanoszona jest na ni\u0105 kolejna i proces rozpoczyna si\u0119 od pocz\u0105tku. Podobnie jak w technologii 3DP podpor\u0105 oraz elementem oddzielaj\u0105cym od siebie poszczeg\u00f3lne cz\u0119\u015bci jest niespieczony proszek. Po wydrukowaniu model nale\u017cy oczy\u015bci\u0107 z pozosta\u0142ego proszku i cz\u0119\u015b\u0107 jest ju\u017c gotowa do u\u017cycia. W zale\u017cno\u015bci od rodzaju systemu selektywnego spiekania, najcz\u0119stsza grubo\u015b\u0107 nanoszonej warstwy to 100 mikron\u00f3w (0,1 mm). Pozwala ona na uzyskanie dok\u0142adno\u015bci modeli rz\u0119du 0,1-0,2mm, co jest dok\u0142adno\u015bci\u0105 wystarczaj\u0105c\u0105 zar\u00f3wno do tworzenia prototyp\u00f3w jak i jednostkowych wyrob\u00f3w gotowych.<\/p>\n

\nObie firmy produkuj\u0105ce systemy SLS wykorzystuj\u0105 w nich r\u00f3\u017cnego rodzaju materia\u0142y. Przewa\u017caj\u0105 proszki poliamidowe ? czyste oraz z domieszkami w\u0142\u00f3kna szklanego lub w\u0142\u00f3kna w\u0119glowego. Mo\u017cna r\u00f3wnie\u017c korzysta\u0107 z proszk\u00f3w bazuj\u0105cych na polistyrenach, kt\u00f3re doskonale sprawdzaj\u0105 si\u0119 jako masery do metody traconego modelu. Projektant\u00f3w, kt\u00f3rzy potrzebuj\u0105 wygl\u0105du przypominaj\u0105cego metal zainteresuje proszek z dodatkiem aluminium. Wszystkie te proszki charakteryzuj\u0105 si\u0119 bardzo dobrymi w\u0142a\u015bciwo\u015bciami mechanicznymi i fizycznymi, dzi\u0119ki kt\u00f3rym mo\u017cna z nich tworzy\u0107 nie tylko model testowy, ale tak\u017ce gotowy produkt u\u017cywany jako wyr\u00f3b ko\u0144cowy. Przyk\u0142adem tego s\u0105 same systemy SLS ? niekt\u00f3re cz\u0119\u015bci w systemach wydruku 3D zosta\u0142y wykonane w\u0142a\u015bnie w technologiach SLS.<\/p>\n

\n<\/p>\n

\nSystemy SLS wykorzystywane s\u0105 praktycznie w ka\u017cdej ga\u0142\u0119zi przemys\u0142u. Prototypy funkcjonalne, ergonomiczne, dopasowania ? to wszystko to u\u0142amek zastosowa\u0144. Cz\u0119\u015bci tworzone za pomoc\u0105 spiekania laserem wykorzystywane s\u0105 w motoryzacji, lotnictwie, przemy\u015ble opakowaniowym czy wzornictwie przemys\u0142owym. Dzi\u0119ki mo\u017cliwo\u015bci sterylizacji gotowego wyrobu, SLS zaczyna si\u0119 rozpowszechnia\u0107 tak\u017ce w medycynie ? jako cz\u0119\u015bci aparatury medycznej. Dodatkowo coraz wi\u0119cej firm zaczyna wykorzystywa\u0107 systemy SLS jako systemy produkcyjne dla kr\u00f3tkich serii gotowych wyrob\u00f3w ? np. cz\u0119\u015bci do limitowanych serii samochod\u00f3w (Jaguar) czy narz\u0119dzia do produkcji element\u00f3w filtracyjnych (Mahle). Mo\u017cliwo\u015b\u0107 stworzenia dowolnego kszta\u0142tu predestynuje systemy SLS tak\u017ce do produkcji jednostkowych projekt\u00f3w designerskich ? np. torba na zakupy stworzona w procesie Freedom of Design (FOC) czy lampy tworzone przez projektant\u00f3w wsp\u00f3\u0142pracuj\u0105cych z firm\u0105 Materialise.<\/p>\n

\nBardzo szybko mo\u017cliwo\u015b\u0107 spiekania proszk\u00f3w poliamidowych rozbudzi\u0142a apetyty na dalszy rozw\u00f3j technologii z wykorzystaniem lasera. Producenci system\u00f3w zacz\u0119li pracowa\u0107 nad mo\u017cliwo\u015bci\u0105 spiekania proszk\u00f3w metalicznych. Zaowocowa\u0142o to powstaniem kolejnej serii urz\u0105dze\u0144 oraz technologii zwanej DMLS ? Direct Metal Laser Sintering. Na rynek dostawc\u00f3w maszyn wkroczy\u0142a europejska grupa MCP-Hek, stanowi\u0105ca konkurencj\u0119 dla ju\u017c istniej\u0105cych 3D Systems oraz EOS GmbH. Wszyscy producenci wykorzystuj\u0105 jednak t\u0105 sam\u0105 technologi\u0119 topienia okre\u015blonych cz\u0105steczek proszku metalowego za pomoc\u0105 lasera o wi\u0119kszej mocy (100-400W). Zasada budowania modeli jest taka sama jak w przypadku SLS ? model podany w formacie STL jest dzielony na bitmapy i wysy\u0142any warstwami do urz\u0105dzenia. Za pomoc\u0105 specjalnej rolki nak\u0142adana jest warstwa proszku, na kt\u00f3r\u0105 od g\u00f3ry skierowany jest laser. Po stopieniu odpowiednich cz\u0105steczek nak\u0142adana jest kolejna warstwa proszku i proces powtarzany jest od nowa. R\u00f3\u017cnic\u0105 jest tutaj konieczno\u015b\u0107 przygotowywania sta\u0142ych podp\u00f3r ? poniewa\u017c modele tworzone w metalach s\u0105 ci\u0119\u017ckie, ?lu\u017any? proszek m\u00f3g\u0142by ich nie utrzyma\u0107 i mog\u0142oby doj\u015b\u0107 do uszkodzenia tworzonego modelu. Dlatego te\u017c podczas przygotowania pliku do budowania nale\u017cy utworzy\u0107 siatk\u0119 podp\u00f3r, kt\u00f3ra b\u0119dzie stanowi\u0142a oparcie dla tworzonego modelu. Po zako\u0144czeniu budowania modelu siatka ta jest od\u0142amywana lub odcinana od modelu i cz\u0119\u015b\u0107 jest gotowa do u\u017cycia. W zale\u017cno\u015bci od rodzaju proszku nanoszona warstwa ma grubo\u015b\u0107 20-75 mikron\u00f3w, co pozwala na stworzenie modelu o g\u0119sto\u015bci ponad 99% oraz dok\u0142adno\u015bci rz\u0119du 0,1mm. Tak dok\u0142adne parametry pozwalaj\u0105 na bardzo szeroki zakres stosowania system\u00f3w wykorzystuj\u0105cych DMLS.<\/p>\n

\nTeoretycznie materia\u0142em u\u017cywanym w technologiach spiekania laserem mo\u017ce by\u0107 ka\u017cdy metal, kt\u00f3ry da si\u0119 sproszkowa\u0107. Obecnie na rynku jest kilkana\u015bcie proszk\u00f3w dostosowanych do DMLS ? od zwyk\u0142ych proszk\u00f3w metalowych, poprzez stal nierdzewn\u0105 a\u017c do proszk\u00f3w tytanowych czystych oraz z domieszkami. W zastosowaniach og\u00f3lnych najcz\u0119\u015bciej wykorzystywane s\u0105 stale nierdzewne oraz stopy r\u00f3\u017cnych metali (np. kobaltu z chromem). Dla zastosowa\u0144 medycznych opracowano i wdro\u017cono mo\u017cliwo\u015b\u0107 topienia czystego tytanu, dzi\u0119ki czemu mo\u017cna tworzy\u0107 np. implanty.<\/p>\n

\n<\/p>\n

\nTak jak wspomniano wcze\u015bniej, zakres zastosowa\u0144 spiekanych czy te\u017c topionych metali jest bardzo szeroki. Rzadko cz\u0119\u015bci tworzone t\u0105 technologi\u0105 u\u017cywane s\u0105 jako prototypy ? najcz\u0119stszym zastosowaniem jest tworzenie cz\u0119\u015bci do maszyn, r\u00f3\u017cnego rodzaju form wtryskowych czy te\u017c wyrob\u00f3w gotowych. Dzi\u0119ki du\u017cej wytrzyma\u0142o\u015bci powsta\u0142e cz\u0119\u015bci znajduj\u0105 zastosowanie g\u0142\u00f3wnie w przemy\u015ble motoryzacyjnym i lotniczym. Wykorzystywane s\u0105 r\u00f3wnie\u017c jako systemy do tworzenia skomplikowanych form wtryskowych od razu z systemami ch\u0142odzenia ? proces przygotowania i dok\u0142adno\u015b\u0107 formy jest o wiele atrakcyjniejsza ni\u017c przy wykorzystaniu standardowych metod (skr\u00f3cenie czasu i oszcz\u0119dno\u015b\u0107 koszt\u00f3w). Podobnie jak przy SLS, systemy wykorzystywane s\u0105 we wzornictwie artystycznym.<\/p>\n

\nCoraz cz\u0119\u015bciej systemy spiekania i topienia proszk\u00f3w metalicznych dzi\u0119ki zastosowaniu tytanu u\u017cywane s\u0105 w medycynie do przygotowywania implant\u00f3w, cz\u0119\u015bci ko\u015bci czy te\u017c koronek na z\u0119by. Przyspiesza to operacj\u0119 wszczepienia implantu oraz daje gwarancj\u0119, i\u017c wytworzona cz\u0119\u015b\u0107 b\u0119dzie idealnie dopasowana do potrzeb pacjenta. Zapewnia to tak\u017ce powtarzalno\u015b\u0107 w przypadku konieczno\u015bci wymiany implantu na nowy (mo\u017cliwo\u015b\u0107 archiwizacji pliku).<\/p>\n

\nSpiekanie laserem proszk\u00f3w poliamidowych oraz metalowych to nie koniec wykorzystania lasera w technologiach RP. Nowym ? cho\u0107 jeszcze niezbyt popularnym w Polsce ? zastosowaniem jest tworzenie form odlewniczych. Specjalnie opracowane piaski odlewnicze mog\u0105 by\u0107 wykorzystywane do tworzenia rdzeni oraz form odlewniczych praktycznie do ka\u017cdego rodzaju metali. Dok\u0142adno\u015b\u0107 wymiarowa na poziomie 0,3mm pozwala na szybkie i atrakcyjne cenowo wytwarzanie skomplikowanych form. Technologia jest idealna do tworzenia narz\u0119dzi do ma\u0142ych serii prototypowych oraz produkcyjnych a tak\u017ce do wykonywania r\u00f3\u017cnego rodzaju studi\u00f3w przypadku i studi\u00f3w patentowych.<\/p>\n

\nOd roku 1986, kiedy to Charles Hull zaobserwowa\u0142 zjawisko polimeryzacji \u017cywic za pomoc\u0105 wi\u0105zki lasera, jego odkrycie przyczyni\u0142o si\u0119 nie tylko do narodzin technologii stereolitografii, ale tak\u017ce da\u0142o impuls do powstania kolejnych metod spiekania i stapiania r\u00f3\u017cnych sproszkowanych materia\u0142\u00f3w. Odkrycie to znacznie usprawni\u0142o proces projektowania, testowania oraz wprowadzania nowych produkt\u00f3w na rynek i sta\u0142o si\u0119 doskona\u0142ym sposobem na udoskonalanie proces\u00f3w produkcyjnych. Jednak SLS to nie jedyny spos\u00f3b wykorzystania tworzyw sztucznych w technologiach szybkiego prototypowania. Ale o tym w kolejnym odcinku.<\/p>\n

\nKatarzyna Chojnowska<\/em><\/p>\n

\nDzia\u0142 Szybkiego Prototypowania<\/em><\/p>\n

\nBIBUS MENOS Sp. z o.o.<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Od pomys\u0142u po gotow\u0105 wizualizacj\u0119 w tydzie\u0144, czyli zastosowanie technologii 3D Printing w modelowaniu przestrzennym<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_mi_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[37],"tags":[],"class_list":["post-3663","post","type-post","status-publish","format-standard","category-cad-cam-cae"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3663","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3663"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3663\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3663"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3663"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3663"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}