3D štampači su nova vrsta opreme za obradu koja može proizvesti različite oblike, a njihova primjena posljednjih godina postaje sve raširenija. Ali ima i nedostatke i situacije u kojima nije pogodan za obradu. U kojim situacijama 3D štampači mogu igrati svoju ulogu, a u kojim je tradicionalna obrada prikladnija? Ispod su karakteristike 3D štampača i njihove razlike od obrade rezanja.
Šta je 3D štampa?
3D štampač je uređaj koji reže 3D podatke na tanke kriške kako bi formirao dvodimenzionalne oblike, a zatim slaže dvodimenzionalne oblike kako bi formirao trodimenzionalni model koji je identičan obliku 3D podataka. Za razliku od obrade rezanja kojom se uklanjaju materijali, plastične obrade kojom se oblikuju oblikovani materijali i obrade deformacija, aditivna proizvodnja, poznata i kao aditivna proizvodnja, razmatra se iz perspektive obrade s dodanim materijalima. Karakteristike obrade 3D štampača se manifestuju kao "modeliranje" i "slojeviti", koji se uglavnom dijele u sljedeće kategorije na osnovu metoda modeliranja i vrsta materijala za modeliranje.
Klasifikacija zasnovana na metodi slojevitosti
Modeliranje fuzije taloženja (FDM): Ovo je metoda nanošenja slojeva koja raspršuje vrući topljivi materijal iz mlaznice, u rasponu od relativno jeftinih modela za ličnu upotrebu do komercijalne upotrebe, sa širokim spektrom 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 brizganju mogu se koristiti za prešanje.
Metoda UV oblikovanja: To je metoda ozračivanja ultraljubičastih zraka na tečnu smolu kako bi se stvrdnula i taložili materijali. UV zračenje se može postići upotrebom UV projektora i lasera, između ostalog. Uglavnom se koristi samo za oblikovanje materijala od smole. Materijali koji se koriste su specijalizovani materijali. Metoda sinteriranja praha sloj po sloj koristi laserske ili druge metode za ozračivanje tankog sloja praškastog materijala i zagrijava ga da se otopi i učvrsti praškasti materijal. Zatim položite tanak sloj materijala u prahu na njega i ponovo izvršite lasersko zračenje. Ova metoda nanošenja slojeva se naziva modeliranje slojeva sinteriranja praha. Općenito, materijali i aditivi se miješaju za upotrebu, a funkcija aditiva je da se tope i vežu materijali zajedno. Primjenjivi materijali za ovu metodu su također specijalizovani.
Prema klasifikaciji materijala
Materijal smole
Metalni materijali
3D štampači mogu da obrađuju smole i metalne materijale. Zbog različitih materijala koji se mogu obraditi različitim modelima opreme, potrebno je koristiti različite modele opreme prema namjeni dizajna.
3D štampači često ostavljaju ljudima utisak da mogu lako obraditi i proizvesti bilo koji oblik, ali u stvarnosti, visokokvalitetno modeliranje i obrada zahtijevaju metode i nagomilano iskustvo. Ova vrsta opreme ne može proizvesti sve po svojoj volji. Osim toga, ponekad naknadna obrada nakon oblikovanja također zahtijeva više vremena, kao što je uklanjanje steznih dijelova kalupa koji se koriste za stabilizaciju oblika. Mnoge kompanije pružaju ovu vrstu profesionalnih usluga, a mi bismo trebali dati prioritet ovom pristupu da bismo to postigli.
Razlika između 3D štampe i obrade rezanja
Najveća razlika između 3D štampe i rezanja je način obrade, a pored toga postoje i mnoge druge razlike.
Razlike u metodama obrade
3D štampač: aditivna proizvodnja koja dodaje materijale za postizanje željenog oblika.
Obrada rezanja: Uklanjanje nepotrebnih dijelova iz materijala poput blokova i njihova obrada kako bi se razlikovao oblik koji se može obraditi.
3D štampač: Složen na osnovu 2D oblika poprečnog preseka, može da obrađuje šuplje, viseće i zakrivljene rupe, itd. na potrebu za više materijala.
Obrada rezanja: šuplje ili unutrašnje zakrivljene rupe ne mogu se obraditi. Osim toga, za obradu nadvišenih i poprečnih rupa potrebno je više puta stegnuti i fiksirati radni predmet tokom procesa obrade, tako da stepen slobode oblika koji se može obraditi nije previsok. S druge strane, ova metoda seče oblike od blok materijala, što olakšava izradu elemenata debelih zidova.
Razlike u podacima potrebnim za obradu
3D štampač: Potrebni su ne samo podaci o 3D dizajnu, već i podaci za 3D štampanje. Osim toga, ovisno o obliku, može biti potrebno dizajnirati nosače, što može zahtijevati specijalizirani softver ili 3D podatke kao što su STL, STEP, IGS kao međupodaci. Kreiranje podataka za ovo može potrajati dugo.
Obrada rezanja: Korištenje alatnih mašina za sečenje može koristiti 2D crteže. Posljednjih godina NC "automatska obrada" postepeno postaje mainstream, za koji se široko koristi aplikativni program (CAM) za automatsko kreiranje NC programa. Pored uobičajenih formata 2D podataka kao što je DXF, NC programi se mogu kreirati i prepoznavanjem 3D formata podataka kao što su STEP i IGS, posebno za složene oblike. Iz ovoga možemo lako kreirati podatke za postizanje ciljeva obrade.
Razlika između materijala koji se obrađuju
3D štampači generalno zahtevaju specijalizovane materijale. Stoga, pored ograničenja na opcione materijale, specijalizovani materijali imaju i nedostatke kao što su skuplji od opštih materijala.
Obrada rezanja: Ne može samo da obrađuje metale, već i razne druge materijale kao što je plastika.
Primeri koji su pogodniji za 3D štampanje u odnosu na obradu rezanja
Svaka metoda obrade ima svoje prednosti i nedostatke. Ispod su neki slučajevi u kojima je 3D štampa prikladnija od mašinske obrade.
3D kreativna potvrda: Ako je potrebno potvrditi izgled proizvoda u fazi planiranja proizvoda, ova metoda se može efikasno koristiti. U poređenju sa specifikacijama, crtežima i ilustracijama, može pružiti jasnije i intuitivnije iskustvo jer se može prikazati ispred očiju kao fizički objekt.
Šuplja struktura i unutrašnje zakrivljene rupe: Ova metoda je vrlo prikladna ako želite postići šuplju strukturu kako biste smanjili težinu, ili ako želite postići složen oblik zakrivljenih rupa unutar proizvoda. Naročito kada se iznutra stvaraju zakrivljene rupe, budući da rezanje uključuje obradu rupa iz dva smjera i njihovo ukrštanje, može se stvoriti samo ravna rupa sa R-uglom. Ali 3D štampači mogu postići složene zakrivljene i zakrivljene rupe.
Izrada probnih proizvoda: Posebno za plastične proizvode, da bi se izvela probna proizvodnja, moraju se izraditi probni kalupi tokom obrade rezanja. Međutim, budući da 3D štampači ne zahtijevaju kalupe, probna proizvodnja se može izvesti uz niske troškove. Druga metoda je izrada kalupa koji se koristi za brizganje ili štancanje, a ne samog prototipa.
Modeli izgradnje i izgradnje: 3D štampači su pogodni za kreiranje složenih zakrivljenih struktura. Osim toga, vješt je i u obradi šupljih oblika, što ga čini pogodnijim 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 se postepeno povećava pojava upotrebe 3D štampe za izradu samih zgrada, ali problemi kao što su materijalni troškovi i preciznost kombinacija komponenti i dalje postoje.
Multiraznovrsna i mala serija: Prednost 3D štampača je u tome što ne zahtevaju kalupe i mogu slobodno da štampaju. Stoga su 3D štampači prikladni za različite vrste male proizvodnje, kao što je reprodukcija protetika 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 od neprodatih i viškova zaliha.
Efikasno razlikovati 3D štampanje i obradu rezanja
Najveći izazov 3D štampe je niska preciznost obrade. Da bi se koristili u kombinaciji s drugim dijelovima, neophodna je obrada. Oblik dijelova koji se precizno kombiniraju s drugim dijelovima, kao što su vijci, nije prikladan. Brzina obrade 3D štampe je sporija od rezanja, a operativni troškovi, uključujući materijale, takođe su visoki, što ga čini neprikladnim za proizvodnju velikih razmera. Stoga se, osim za nekoliko tipova proizvodnje malih serija, općenito koristi za obradu i proizvodnju kalupa koji se koriste u uzorcima, prototipovima ili pokusima. Posljednjih godina bilo je i slučajeva u automobilskoj i zrakoplovnoj industriji gdje se proizvodi napravljeni pomoću 3D printera direktno ugrađuju kao finalni proizvodi, ali još uvijek nisu dostigli nivo zamjene tradicionalne opreme za obradu. Čak i kao prototip, još uvijek postoje problemi s preciznošću i hrapavosti površine, kao i poteškoća termički deformiranih metalnih materijala.
Stoga je idealan pristup korištenje 3D štampe u nekim ograničenim primjenama (kao što je probna proizvodnja) i usvajanje strojne obrade sečenjem tokom precizne probne proizvodnje i faza masovne proizvodnje. Osim toga, u situacijama kada je potrebna evaluacija performansi na istom nivou kao proizvodi masovne proizvodnje, 3D štampači 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 štampači su oprema za obradu koja dodaje materijale kako bi se postigao željeni oblik za aditivnu proizvodnju. Složite i slojevite 2D oblike 3D podataka isječaka u željeni oblik. 3D štampa se prema metodi nanošenja slojeva može podijeliti na modeliranje taloženjem taline (FDM), ultraljubičasto modeliranje, modeliranje slojeva sinteriranja prahom itd., a prema korištenim materijalima može se podijeliti na smolu i metal. Iako je moguće obraditi i oblike koji se ne mogu postići rezanjem, kao što su previsoke, poprečne rupe i unutrašnje zakrivljene rupe, tačnost 3D štampe je trenutno niža u odnosu na sečenje, što zahteva specijalizovane materijale i duže vreme obrade. Stoga, u poređenju sa masovnom proizvodnjom, 3D štampači su pogodniji za posebno ograničene svrhe tokom probne proizvodnje i procesa planiranja.