Jedinečná a v Česku jedna z prvních. Představujeme 3D tiskárnu Origin One od Stratasysu!

Aplikační inženýři 3Dees se zaměřují hned na několik špičkových technologií 3D tisku. I díky tomu se na ně obracejí soukromé firmy z Čech, ale také ze zahraničí. Zároveň jsou naši specialisté zváni do projektů, ve kterých si byznys podává ruku s výzkumem. Takovým projektem je 3D tisk z fotopolymerů na Západočeské univerzitě v Plzni. Ve spolupráci s tamními odborníky jsme tu instalovali 3D tiskárnu Origin One od společnosti Stratasys. Jednu z prvních v České republice.  

Origin One je kompaktní zařízení, které čerpá z osvědčených principů fotopolymerního 3D tisku. Rozvíjí je ovšem způsobem, který koncovým zákazníkům přináší řadu výhod při aplikaci v sériové výrobě. Odezvu, jak ukazuje náš příklad, pak tyto benefity mají i ve výzkumných pracovištích. Ještě donedávna tedy jen na Západě. Teď už i na západě Čech.

„V tuzemském soukromém i veřejném sektoru jsme, pokud jde o tiskárnu Origin One, skutečně průkopníky. V českém výzkumu ji nikde jinde nemají. V našem virtuálním prototypovacím oddělení máme přístup k celé řadě aditivních technologií. Ať už se jedná o tisk z plastového prášku, technologii FDM nebo o tavení kovového prášku laserem. Disponovali jsme i resinovou tiskárnou, ale chtěli jsme dosahovat ještě lepších výsledků. Proto jsme se po konzultacích s experty v 3Dees rozhodli pro Origin One od Stratasysu.“ 

Ing. Zdeněk Chval, Ph.D., vedoucí Katedry konstruování strojů na Fakultě stojní ZČU

 

Co se v článku dozvíte:

• Jaké jsou možnosti tisku z fotopolymerů
• V čem spočívá přínos 3D tiskárny Origin One pro vývojové projekty
• Ve kterých oborech je možné využít 3D tiskárnu Origin One
• Které firmy už 3D tiskárnu Origine One zapojily úspěšně do výroby

 

Metody 3D tisku z fotopolymerů

Podstata fotopolymerního 3D tisku spočívá ve vytvrzování tekutého materiálu světelným zdrojem. Tekutým materiálem je resin (fotopolymerová pryskyřice) a světelným zdrojem může být UV laser (u SLA tiskáren), LCD obrazovka (u LCD tiskáren) nebo projektor (u DLP tiskáren).

U SLA tiskáren, jejichž princip patří k těm nejstarším z aditivních technologií, reagují resiny na laser o určité vlnové délce. To znamená, že v místě, do kterého laser do pryskyřice zasvítí, začne proces vytvrzování materiálu. Lokálně tak iniciujeme polymeraci.

DLP tiskárny, mezi které řadíme i Origin One od Stratasysu, mají pod nádobou s resinem projektor, který prosvěcuje průhledné dno nádoby. Dochází tak k vytvrzování kompletních vrstev. Není nutné – na rozdíl od SLA tiskáren – řez šrafovat, protože projektor ho během jednoho osvitu promítne na resin celý. Tím pádem 3D tisk netrvá tak dlouho a je oproti SLA metodě efektivnější.

 

3D technologie ve výzkumné i komerční sféře

S 3D tiskárnou Origin One chtějí na Západočeské univerzitě navázat na vývojové projekty, na kterých jsme se v 3Dees v minulosti podíleli. „Jeden z nich byl zacílený na vstřikování do plastových forem. Velmi brzy se ukázalo, že v aplikaci a rozvíjení 3D technologií se s odborníky ze Západočeské univerzity skvěle doplňujeme. Mají s nimi praktickou zkušenost, umějí vytvořit softwarové simulace a jsou to konstruktéři. To univerzitě dává výhodné postavení i pro spolupráce na komerčních zakázkách,“ vysvětluje aplikační inženýr 3Dees František Hůla.

Jeho slova podtrhuje zapojení univerzity do programu nazvaného Národní centra kompetence. Ten se soustředí na posilování spolupráce mezi výzkumnou a aplikační sférou a podporu aplikovaného výzkumu. Do procesu současně vstupují i soukromé společnosti.  

„Kromě jiného plánujeme testovat speciální resiny – například resiny plněné keramikou – a rozšiřovat vývojové programy pro práci s aditivními technologiemi. Přítomnost Origin One na naší fakultě je potvrzením toho, že se Plzeň stává líhní nové generace inženýrů. Inženýrů, pro které bude 3D tisk plnohodnotnou a samozřejmou součástí digitalizace výrobních procesů ve firmách.“

Ing. Zdeněk Chval, Ph.D., vedoucí Katedry konstruování strojů na Fakultě stojní ZČU

 

Vysoká odolnost a rozmanitost materiálů

Velkou předností pro výše uvedené testování speciálních resinů je otevřená materiálová platforma 3D tiskárny Origin One. Firma Origin totiž vznikla jako start-upový projekt vyvíjející resinové materiály. Na 3D tiskárně si inženýři zpočátku jen ověřovali nastavení tiskových parametrů a zpětně kontrolovali průběh tisku. Aktuálně je proto možné v Origin One použít celou řadu resinů, u kterých stačí, aby byly kompatibilní s vlnovou délkou projektoru 385nm. Řadí se mezi ně také pryskyřice se specifickými vlastnostmi od společností Henkel nebo BASF, které se vyznačují vysokou mechanickou a teplotní odolností, pružností a dlouhodobou houževnatostí. Z resinu se tak dají vytavit například ztracené formy na lití kovů, konektory s hladkou strukturou a jemnými detaily nebo moduly pro uchycení elektroniky apod.

V sériové výrobě je Origin One nápomocný při produkci menších sérií a menších dílů, které se vejdou do tiskové komory. Využití nachází ve zdravotnictví, dopravním průmyslu nebo v průmyslové aplikaci.

„Z dalších konkrétních příkladů mohu uvést odolné strojírenské díly, interiérové součásti automobilů nebo nárazuvzdorné zdravotnické prostředky. 3D tiskárna Origin One se ale uplatní například i při produkci elektrických pouzder.“

František Hůla, aplikační inženýr 3Dees

 

Na boty i na roboty

Schopnost aplikovat vysoce odolné, pevné materiály s kvalitním povrchem zaujala firmu Ghost Robotics. Ta stojí za čtyřnohými autonomními roboty, kteří umějí operovat v jakémkoliv prostředí. 3D tisk dílů na Origin One snížil náklady na výrobu robota o 80 %, eliminoval potřebu jiných výrobních nástrojů a výrazně urychlil jeho uvedení na trh.

Výrobce obuvi ECCO zase zapojil tiskárnu Origin One do efektivnějšího a spolehlivějšího způsobu vývoje designu boty a při produkci limitovaných edicí. Tradiční hliníkové formy jsou totiž nákladné a problémem bývají i dlouhé dodací lhůty. Funkční prototyp, který je možné hned otestovat, je na světě do druhého dne.

S partnerským designerským studiem Slicelab se Stratasys pustil do výroby koloběžky, jejíž hmotnost tvoří z více než 90 % právě 3D tištěné díly z levného, ale přitom houževnatého materiálu. Tři tiskárny Origin One zvládly vytisknout všechny komponenty pro jednu koloběžku za méně než 48 hodin.

3D technologie pro budoucnost

Výše zmíněné příklady jsou ukázkou toho, že fotopolymerní 3D tisk je další aditivní technologií přispívající k průmyslové inovaci. Umístění tiskárny Origin One na Západočeské univerzitě v Plzni dovoluje prohlubovat symbiózu mezi praktickým uplatněním této technologie a potřebami akademické sféry.

V 3Dees vám rádi poradíme a pomůžeme s celým procesem 3D tisku. Od zadání přes 3D skenování a 3D modelování až po samotný tisk a 3D postprocessing.