3D printeri su nova vrsta procesne opreme koja može proizvoditi različite oblike, a njihova je primjena posljednjih godina sve raširenija. Ali ima i nedostataka i situacija u kojima nije prikladan za obradu. U kojim situacijama svoju ulogu mogu odigrati 3D printeri, a u kojim situacijama je prikladnija tradicionalna obrada? Ispod su karakteristike 3D printera i njihove razlike od obrade rezanja.
Što je 3D printanje?
3D printer je uređaj koji reže 3D podatke na tanke kriške da bi formirao dvodimenzionalne oblike, a zatim slaže dvodimenzionalne oblike da bi formirao trodimenzionalni model koji je identičan obliku 3D podataka. Za razliku od obrade rezanjem koja uklanja materijale, plastične obrade koja oblikuje oblikovane materijale i obrade deformacijom, aditivna proizvodnja, također poznata kao aditivna proizvodnja, razmatra se iz perspektive obrade s dodanim materijalima. Karakteristike obrade 3D printera očituju se kao "modeliranje" i "slojenje", koje su uglavnom podijeljene u sljedeće kategorije na temelju metoda modeliranja i vrsta materijala za modeliranje.
Klasifikacija na temelju metode slojevitosti
Fused Deposition Modeling (FDM): Ovo je metoda nanošenja slojeva koja raspršuje vrući taljivi materijal iz mlaznice, u rasponu od relativno jeftinih modela za osobnu upotrebu do komercijalne upotrebe, sa širokim rasponom linija proizvoda. Materijal za modeliranje je uglavnom smola, ali postoje i materijali za metalne faze. Na primjer, u nekim termoplastičnim numeričkim proizvodima isti materijali koji se stvarno koriste u injekcijskom prešanju mogu se koristiti za prešanje.
Metoda UV kalupljenja: To je metoda zračenja ultraljubičastim zrakama na tekuću smolu kako bi se očvrsnula i taložili materijali. UV zračenje može se postići korištenjem UV projektora i lasera, između ostalog. U osnovi se koristi samo za oblikovanje smolastih materijala. Materijali koji se koriste su specijalizirani materijali. Metoda sinteriranja praha sloj po sloj koristi laser ili druge metode za zračenje tankog sloja praškastog materijala, te ga zagrijava kako bi se otopio i skrutio praškasti materijal. Potom na njega položite tanki sloj materijala u prahu i ponovno provedite lasersko zračenje. Ova metoda nanošenja slojeva naziva se modeliranje slojevitog sinteriranja praha. Općenito, materijali i aditivi se miješaju za upotrebu, a funkcija aditiva je topljenje i povezivanje materijala. Primjenjivi materijali za ovu metodu također su specijalizirani.
Prema klasifikaciji materijala
Materijal smole
Metalni materijali
3D pisači mogu obrađivati smole i metalne materijale. Zbog različitih materijala koji se mogu obrađivati različitim modelima opreme, potrebno je koristiti različite modele opreme prema namjeni dizajna.
3D pisači često ljudima ostavljaju dojam da mogu lako obraditi i proizvesti bilo koji oblik, ali u stvarnosti visokokvalitetno modeliranje i obrada zahtijeva metode i akumulirano iskustvo. Ova vrsta opreme ne može proizvesti sve po volji. Osim toga, ponekad naknadna obrada nakon kalupljenja također zahtijeva više vremena, kao što je uklanjanje steznih dijelova kalupa koji se koriste za stabilizaciju oblika. Mnoge tvrtke pružaju ovu vrstu profesionalne usluge i trebali bismo dati prednost ovom pristupu da bismo to postigli.
Razlika između 3D printanja i obrade rezanjem
Najveća razlika između 3D printanja i rezanja je metoda obrade, a postoje i mnoge druge razlike.
Razlike u metodama obrade
3D printer: aditivna proizvodnja koja dodaje materijale za postizanje željenog oblika.
Obrada rezanjem: Uklanjanje nepotrebnih dijelova iz materijala poput blokova i njihova obrada kako bi se razlikovao oblik koji se može strojno obraditi.
3D printer: složen na temelju 2D oblika poprečnog presjeka, može obraditi šuplje, viseće i zakrivljene rupe, itd. S druge strane, debelo meso, nešuplje grudice, itd. nisu prikladni za ovu vrstu metode zbog na potrebu za više materijala.
Obrada rezanjem: Šuplje ili iznutra zakrivljene rupe ne mogu se strojno obrađivati. Osim toga, za obradu prevjesnih i poprečnih rupa, potrebno je više puta stegnuti i fiksirati obradak tijekom procesa obrade, tako da stupanj slobode oblika koji se može obraditi nije jako visok. S druge strane, ova metoda izrezuje oblike iz blok materijala, što olakšava proizvodnju elemenata debelih stijenki.
Razlike u podacima potrebnim za obradu
3D printer: nisu potrebni samo podaci o 3D dizajnu, već i podaci o 3D ispisu. Osim toga, ovisno o obliku, može biti potrebno dizajnirati nosače, koji mogu zahtijevati specijalizirani softver ili 3D podatke kao što su STL, STEP, IGS kao međupodatke. Stvaranje podataka za ovo može potrajati dugo.
Obrada rezanjem: korištenje alatnih strojeva za rezanje može koristiti 2D crteže. Posljednjih godina NC "automatska obrada" postupno postaje mainstream, za što se široko koristi aplikacijski program (CAM) za automatsku izradu NC programa. Uz uobičajene 2D formate podataka kao što je DXF, NC programi se također mogu izraditi prepoznavanjem 3D formata podataka kao što su STEP i IGS, posebno za složene oblike. Iz toga možemo jednostavno stvoriti podatke za postizanje ciljeva obrade.
Razlika između materijala koji se mogu obraditi
3D pisači općenito zahtijevaju specijalizirane materijale. Stoga, uz ograničenja opcijskih materijala, specijalizirani materijali također imaju nedostatke kao što su skuplji od općih materijala.
Obrada rezanjem: ne samo da može obrađivati metale, već i razne druge materijale poput plastike.
Primjeri koji su prikladniji za 3D ispis u usporedbi s obradom rezanjem
Svaki način obrade ima svoje prednosti i nedostatke. Ispod su neki slučajevi u kojima je 3D ispis prikladniji od strojne obrade.
3D kreativna potvrda: Ako je potrebno potvrditi izgled proizvoda tijekom faze planiranja proizvoda, ova se metoda može učinkovito upotrijebiti. U usporedbi sa specifikacijama, crtežima i ilustracijama, može pružiti jasnije i intuitivnije iskustvo budući da se može prikazati pred očima poput fizičkog objekta.
Šuplja struktura i unutarnje zakrivljene rupe: Ova je metoda vrlo prikladna ako želite postići šuplju strukturu kako biste smanjili težinu ili ako želite postići složeni zakrivljeni oblik rupe unutar proizvoda. Osobito kod izrade zakrivljenih rupa iznutra, budući da rezanje uključuje obradu rupa iz dva smjera i njihovo presijecanje, može se stvoriti samo ravna rupa s R-kutom. Ali 3D pisači mogu postići složene zakrivljene i zakrivljene rupe.
Proizvodnja probnih proizvoda: Posebno za plastične proizvode, kako bi se provela probna proizvodnja, moraju se izraditi probni kalupi tijekom obrade rezanjem. Međutim, budući da 3D pisači ne zahtijevaju kalupe, probna proizvodnja može se provesti uz niske troškove. Druga metoda je izrada kalupa koji se koristi za injekcijsko prešanje ili utiskivanje, umjesto samog prototipa.
Modeli konstrukcija i zgrada: 3D pisači prikladni su za izradu složenih zakrivljenih struktura. Osim toga, također je vješt u obradi šupljih oblika, što ga čini prikladnijim za oblikovanje arhitektonskih modela. U procesu rezanja teško je postići šuplji oblik, pa se mora podijeliti na više dijelova za izradu i montažu. U stranim zemljama, fenomen korištenja 3D ispisa za proizvodnju samih zgrada postupno raste, ali još uvijek postoje problemi kao što su troškovi materijala i preciznost kombinacija komponenti.
Višestruka raznolikost i proizvodnja malih serija: Prednost 3D pisača je u tome što ne zahtijevaju kalupe i mogu slobodno ispisivati. Stoga su 3D pisači prikladni za razne vrste male proizvodnje, kao što je reprodukcija protetike i proizvoda koji su već izašli iz tiska, kao i pribora koji se koriste na proizvodnim linijama. Također se može koristiti za obradu proizvoda koji zadovoljavaju različite potrebe kupaca, kao što su prilagođeni automobilski dijelovi. I sve dok postoje podaci, ista stvar se može napraviti odmah, eliminirajući rizik neprodanih i viška zaliha.
Učinkovito razlikuju 3D ispis i obradu rezanjem
Najveći izazov 3D ispisa je niska točnost obrade. Kako bi se koristio u kombinaciji s drugim dijelovima, bitna je strojna obrada. Oblik dijelova koji su precizno spojeni s drugim dijelovima, poput vijaka, nije prikladan. Brzina obrade 3D ispisa sporija je od rezanja, a operativni troškovi, uključujući materijale, također su visoki, što ga čini neprikladnim za proizvodnju velikih serija. Stoga se, osim za nekoliko vrsta proizvodnje malih serija, općenito koristi za obradu i proizvodnju kalupa koji se koriste u uzorcima, prototipovima ili ispitivanjima. Posljednjih godina također je bilo slučajeva u automobilskoj i zrakoplovnoj industriji gdje se proizvodi izrađeni 3D printerima direktno ugrađuju kao finalni proizvodi, ali još nisu dosegli razinu zamjene tradicionalne opreme za obradu. Čak i kao prototip, još uvijek postoje problemi s preciznošću i hrapavošću površine, kao i teškoćama termičke deformacije metalnih materijala.
Stoga je idealan pristup koristiti 3D ispis u nekim ograničenim primjenama (kao što je probna proizvodnja) i usvojiti strojno rezanje tijekom precizne probne proizvodnje i faza masovne proizvodnje. Osim toga, u situacijama u kojima je potrebna procjena performansi na istoj razini kao kod proizvoda masovne proizvodnje, 3D pisači možda neće moći koristiti iste materijale kao proizvodi masovne proizvodnje. U ovom trenutku potrebno je koristiti opremu za rezanje kako bi se to postiglo.
Za razliku od procesa rezanja koji uklanjaju materijale, 3D pisači su oprema za obradu koja dodaje materijale kako bi se postigao željeni oblik za aditivnu proizvodnju. Složite 2D oblike odsječaka 3D podataka u slojeve u željeni oblik. 3D ispis se može podijeliti na modeliranje taloženja taline (FDM), ultraljubičasto modeliranje, modeliranje nanošenja slojeva sinteriranjem praha itd. prema metodi nanošenja slojeva, a može se podijeliti na smolu i metal prema korištenim materijalima. Iako je također moguće obraditi oblike koji se ne mogu postići rezanjem, kao što su prevjesi, poprečne rupe i unutarnje zakrivljene rupe, točnost 3D printanja je trenutno manja u usporedbi s rezanjem, zahtijeva specijalizirane materijale i duže vrijeme obrade. Stoga su, u usporedbi s masovnom proizvodnjom, 3D pisači prikladniji za posebno ograničene svrhe tijekom probne proizvodnje i procesa planiranja.