Odemkněte potenciál kovového 3D tisku s multi-laserovou tiskárnou

3D tisk z kovových prášků je jedna z technologií aditivních výrob (AM – z anglického Additive Manufacturing). Jde o technologie, které při výrobním procesu materiál neodebírají jako například obrábění, ale naopak materiál přidávají. Nový systém Renishaw RenAM 500Q se čtyřmi lasery (viz následující text) je důkazem, že se tyto nové technologie stávají ve výrobním prostředí stále atraktivnější. Výhodami aditivní výroby se bude zabývat největší česká konference o 3D tisku, která proběhne 2. října 2018 v rámci Mezinárodního strojírenského veletrhu v Brně. Společnost Renishaw je jejím partnerem.

Dvě hlavy jsou lepší než jedna, pokud jde o kreativitu, ale jsou čtyři lasery lepší než jeden, pokud jde o výrobu s pomocí kovových aditiv? Důkazy hovoří samy za sebe. Josef Sláma, generální ředitel Renishaw v České republice, vysvětluje, jak nový systém Renishaw RenAM 500Q se čtyřmi lasery výrazně zvyšuje produktivitu kovového 3D tisku.

Až čtyřnásobné zrychlení procesu je jedním z hlavních důvodů pro zvýšení atraktivity kovového 3D tisku pro výrobní společnosti. Díky tiskárně Renishaw RenAM 500Q se tato technologie posouvá z prototypových dílen do průmyslových provozů a sériové výroby. Kovový 3D tisk tak začíná pronikat do aplikací, pro něž bylo využití této technologie dosud neekonomické nebo zcela nepoužitelné.

S aditivní výrobou přichází inovativní design

Klíčovým prvkem systému RenAM 500Q je nový, inovativní optický systém, vyvinutý společností Renishaw na základě vlastních zkušeností a vlastního rozsáhlého výzkumu a vývoje.

Čtyři laserové paprsky ytterbiového laserového zdroje vstupují do optického systému, kde jsou směrovány čtyřmi páry pohyblivých zrcadel poháněných přesnými galvanometry. Každý pár zrcadel se pohybuje ve dvou osách nezávisle na ostatních třech párech. Pohyb zrcadel umožňuje řídit dráhu paprsku v rovině tisku. Optický systém současně dynamicky zaměřuje lasery a neustále upravuje jejich ohniskovou vzdálenost tak, aby udržoval konzistentní velikost tavicího bodu, protože úhel paprsků se vůči ploché pracovní rovině mění. Maximální přesnost polohy práškového lože zabezpečuje optický kontrolní proces, který společnost Renishaw využívá ve svých vlajkových produktech, jakým je například 5osý měřicí systém REVO® pro souřadnicové měřicí stroje.

3D tiskárny vyrábí 3D tiskárny

Společnost Renishaw využívá k výrobě optického systému pro 3D tiskárny vlastní technologii 3D tisku. Klíčový komponent tiskárny RENAM500Q je tedy produkován právě v tiskárnách RenAM500Q. 3D tisk umožnil například dosažení kompaktnějších vnějších rozměrů celého tělesa optiky. Současně chladicí kanály vytvořené uvnitř stěn tělesa umožňují dosahovat mimořádně vysoké teplotní stability celého optického systému. Tento inovativní přístup umožňuje firmě Renishaw vyrábět zařízení, které v celosvětově nejrozšířenější velikostní kategorii nabízí pravděpodobně největší produktivitu.

Optická soustava se zhotovuje technikou hybridní výroby.  Základní deska tvoří po dokončení celého dílce finální součástky. Tím se snižuje objem materiálu, který je spotřebován při tisku, a eliminuje se technologický krok, tedy odstranění hotového dílce ze základní desky. Všechny komponenty, struktury podpor a celý design dílu byly vyvíjeny s ohledem na specifika kovového 3D tisku v Renishaw Additive Manufacturing Solutions Centre v britském Staffordshire.

Nespoutaná produktivita

Nový systém se čtyřmi lasery zvyšuje produktivitu až čtyřikrát, aniž by bylo potřeba zvětšovat velikost platformy. Větší systémy totiž čelí dalším problémům, například vyšším nákladům na materiál, obtížné manipulaci s těžšími substráty, problémy s účinností ochranného plynu na větší pracovní ploše a nevyhnutelným vyšším nákladům či větší ekologické stopě. U rozměrných výrobků je třeba tyto kompromisy přijmout, ale pro stroje střední velikosti, které jsou oblíbené pro svoji flexibilitu a kterých je na trhu nejvíce, jsou tyto obtíže zásadní.

RenAM 500Q je evolucí existujícího stroje RenAM 500M vyvinutého pro potřeby sériové produkce. Nejviditelnějším rozdílem jsou samozřejmě čtyři lasery. Všechny subsystémy modelu 500Q musely být přepracovány, aby se vyrovnaly s navýšením výkonu. Zejména šlo o odvod a zpracování emisí, které při tomto procesu generují čtyři lasery. Vyšší rychlost průchodu ochranného plynu vedla například k přepracování filtračního systému a přidání mezichladiče pro udržení konzistentních teplot zpracování. Využití filtrační cyklony, která odděluje menší částice od větších, pomáhá zachovat dlouhou životnost filtrů a zvyšuje možnost opětovného využití prášku.

Menší ekologická stopa, větší možnosti

U náročnějších dílců, zejména těch, které se týkají vysokých bezpečnostních požadavků, jako je tomu v leteckém průmyslu, zdravotnictví či motoristickém sportu, požaduje většina uživatelů detailní informace o struktuře materiálu, pevnostních charakteristikách a procesu produkce. V rámci Solutions Center Renishaw si mohou potenciální zákazníci vyzkoušet výhody multilaserové technologie na svých vlastních produktech.

Každý uživatel tak získá vlastní pohled na to, jak přistupovat k multi-laserové technologii, ať už ji využívá ke zvýšení produktivity u již zaběhnuté aplikace AM či k přístupu k novým trhům a aplikacím, které mu umožní významně navýšit produktivitu.

Systém Renishaw RenAM 500Q nabízí až čtyřnásobně vyšší produktivitu, ovšem při jen mírném nárůstu počáteční kapitálové investice. To se promítá do snížení nákladů na jeden kus, a zvyšuje atraktivitu kovového 3D tisku.

A pokud jde o odpověď na otázku v úvodu tohoto textu, skoro se zdá, že čtyři lasery jsou opravdu lepší než jeden. (26.9.2018)