3Dwiser

Tak máme za polovinou prázdnin a blíží se doba, kdy pracovní proces se nám opět stane všednodenností. Včera jsem využil nabídky paní Vykoukalové z Czechimplant na prezentaci 3D tisku a skenování firmou 3Dwiser v Praze. Bylo to zajímavé i poučné. Oba přednášející, Lukáš Tisoň, odborník na skenování a skenery, a Milan Hora, specialista na tiskárny nám udělal velmi kvalitní entrée do problematiky.

Obr.č. 1 – Lukáš Tisoň, prezentace 3D skenování na skenerech od firmy SHINING 3D

Obr.č.2 – Ruční skener a snímání 3D dat z ruky

Že se to zdá nemožné? Na tomto příkladu bylo ukázáno, že tomu tak není. Skenery mohou pracovat v IR módu nebo v laserovém módu. Ten první dává sice správný obraz, bude ale s nižším rozlišením. Snímání je ale rychlé a pro řadu aplikací dostačuje. U laserového módu je potřeba na skenovaném díle vytvořit síť referenčních bodů, ze kterých pak skener vychází. Je až obdivuhodné, jak si s tím skener poradí. Nejenom že si jednotlivé body sám identifikuje svým vnitřním kódem, kdykoliv ale dokáže na tyto body i navázat. To je velmi důležité tehdy, jedná-li se o těleso, kde na jeden cyklus snímání nesejmeme vše. Dá se pak slučovat více obrazů do jednoho, s přesnou návaznosti právě přes tyto kontrolní body. Vše je intuitivní a dokonalé. Přesnost skeneru je do 20 mikronů.

Horší je to s aplikovatelností. Data ze skeneru nemají vlastní kótování a musí se přenést do dalšího softwaru, kde dostanou to, co potřebujeme pro výrobu, kontrolu nebo pro opravu dílu. Na tak složité těleso jako je na obrázku potřebujeme při troše zručnosti zhruba 10 minut.

Pokud se týká tiskáren, 3Dwiser se specializuje na tisk plastů metodou FFM/FDM (Fused Filament Fabrication/ Fused Deposition Modeling). Výsledky jsou téměř dokonalé, i když i plasty mají svoje úskalí. Tisková hlava může mít více trysek a souběžně tisknout různé druhy materiálu. To je výhodou tehdy, chceme-li např. odlišit podpěry a vlastní výrobek. Nemusíme se pak orientovat v tom, kde co začíná a kde co končí. To je ale zjednodušení pohled. 3Dwiser nabízí zajímavé portfolio tiskáren, především ale k nim nabízí plný support. Pokud si tedy tiskárnu zde koupíte, máte jistotu, že vám pomohou s vaším problémem i za několik let.

Obr.č.3 – Tiskárna  Ultimaker s dvěma tiskovými tryskami

Druhým typem tiskáren jsou tiskárny od Markforged. Zde se již jedná o tisk kovového prášku s pojivem, obdobně jako u technologie MIM. Zdroj je ale již připraven předem ve formě tiskové struny. V tiskárně je ještě jedna struna s keramickým materiálem. Ten se nanáší jako separační vrstva nebo se používá pro podpěry. Docela vtipné technické řešení.

Z hlediska materiálových vlastností je to ale horší. Markeforged sice nabízí materiály typu H13 (1.2343) nebo D2 (1.2379) nebo A2 (1.2363), jako obvykle to ale nemá výstup do celého procesního toku. Po tisku jde díl do speciální vodní lázně, kde dojde k odstranění zhruba 50% binderu. Doba praní je ale velmi dlouhá (9h min.), delší jak samotný tisk (např. 3h).  Dále je pak sintrovací pec, kde se odstraní zbývající binder a současně do jde ke spékání prášku.  Výsledná hustota je kolem 98-99,7%, smrštění až 20%. Čas sintrování 16h.

Po této operaci je díl připraven k obrábění. Zde výklad končí. Z krátkého videa od Markforged je vidět, jaké jsou mechanické vlastnosti takto tištěného dílu

Není ale již žádný návod, jak uvést tištěný díl do stavu, kdy mechanické vlastnosti budou odpovídat tvářenému materiálu.  Speciálně pro uvedené nástrojové oceli není žádný předpis tepelného zpracování nebo náznak toho, jak se zbavit porozity v materiálu např. pomocí technologie HIP. Samozřejmě, je řada aplikací, kde to takto může skončit. Ale je to asi tak, jako kdybychom vynechali kalení a popouštění na nástroji z 1.2379 a očekávali, že bude mít životnost jako původní díl z tvářené oceli a s kalením a několika násobným popouštěním. Tedy na první pohled dokonalá technologie, po detailním zkoumání ale je vidět ale její limity, resp. černý prostor, který bez dalšího vysvětlení může vést k chybným závěrům.

Obr.č. 4,5,6 – kopie obrazovky z prezentace Markforged

Poslední nabízenou technologií jsou tiskárny od firmy Meltio, pracující s metodou WP-LMD (Wire-Powder Laser Metal Deposition). Jedná se v podstatě o navařování drátem s tavením materiálu v zařízení s několika lasery najednou. V zařízení se dají tisknout i celé nové díly, obvykle se ale tato metoda používá na renovace nebo úpravy.

Obr.č. 7 – Různé kovové díly z různých typů tisku

Opět se zde objevuje černá informační díra, správná definice post-procesů. Kovových materiálů pro tisk je celá řada, jen je třeba si dát pozor na materiály s martenzitickou přeměnou, ale i ty ostatní potřebují specifikovat co s tím, až to vytisknu.

Celkový dojem z prezentace 3dwiser je velmi dobrý, až na právě ty výstupní detaily, které dělají kovový díl dílem použitelným. Nakonec i na hraní je to pěkné, ale může to skončit jako ve Vibromu, kde si k technologii MIM museli dokoupit HIP za desítky miliónů korun.

Jiří Stanislav

10. srpna 2023