Na początku 2015 r. startup NRD AIM3D postanowił zrewolucjonizować świat druku 3D, tworząc maszynę do drukowania 3D, która może ostatecznie stać się standardowym narzędziem na każdym stanowisku warsztatowym. Jednym z nieoczekiwanych wyzwań w tym dążeniu do opracowania elastycznej i ekonomicznie wydajnej maszyny do drukowania 3D było znalezienie odpowiedniego dostawcy wysokiej jakości liniowego systemu naprowadzania, który pasowałby do ich potrzeb.
Założyciele AIM3D GmbH, wszyscy z Uniwersytetu w Rostocku na wschodnim wybrzeżu Niemiec, dążyli do radykalnego obniżenia kosztów produkcji addytywnej części metalowych. Z ich doświadczenia wynika, że powszechne stosowanie produkcji addytywnej nie powiodło się z powodu wysokich kosztów materiałów i maszyn. Do dziś wiele drukarek 3D mieści tylko jeden materiał i często polega na drogich materiałach do drukowania."Naszą ambicją było stworzenie "obrabiarki XXI wieku", która ma miejsce w każdej firmie, podobnie jak tokarka lub centrum frezowania w 19Thwieku",– mówi Robert Radon, kierownik działu mechatroniki rozwoju.
Kiedy zespół aim3d rozpoczął budowę pierwszych prototypów swojej drukarki 3D, ExAM 255, byli przekonani, że znalezienie odpowiednich przewodników liniowych dla ich wymagań będzie proste - nie wydaje się to niezwykle skomplikowanym zadaniem. Szybko okazało się jednak, że tak nie jest"Aby proces drukowania był jak najbardziej dokładny, ważne jest, aby dwie głowice drukujące były idealnie dopasowane, nawet przy szybkich prędkościach. Aby uniknąć wstrząsów podczas drukowania, należy również skonstruować podporę łoża druku, aby było całkowicie stabilne"– wyjaśnia Rene Zielke, który jest kierownikiem rozwoju roślin.
"Ponadto, ponieważ mechanizm podnoszenia i opuszczania głowic drukujących jest tak widocznym interfejsem między użytkownikiem a maszyną, ważne było dla nas, aby liniowy prowadnica wyglądała i czuła się wysokiej jakości",– dodaje Zielke, który od samego początku był zaangażowany w prace nad drukarką. Podczas gdy inżynierowie AIM3D dążyli do drastycznego obniżenia kosztów produkcji addytywnej, nie chcieli tego robić, narażając na szwank jakość. Jednak znalezienie tej kombinacji cech w akceptowalnej cenie okazało się trudniejsze niż oczekiwano. Przyjrzeli się wielu dostawcom systemów naprowadzania rozwiązań liniowych, ale nic nie spełniło ich wysokich wymagań, dopóki nie natknęli się na HepcoMotion. HepcoMotion specjalizuje się w wysokiej jakości rozwiązaniach liniowych i komponentach automatyki, a z okazji swojej pięćdziesiątej rocznicy w tym roku zyskał reputację swoich wysokiej klasy produktów, które wymagają niewielkiej konserwacji i gwarantują absolutną precyzję.
Wysokiej klasy inżynieria
Mark Völkers, przedstawiciel handlowy HepcoMotion, doradzał zespołowi AIM3D w sprawie najbardziej odpowiednich produktów do ich zastosowania:"W drukarce nie było zbyt wiele miejsca, a prowadnice są poddawane znacznym obciążeniom przy dużym przyspieszeniu, a jednocześnie muszą pracować niezawodnie i dokładnie. Tutaj najlepsze rozwiązanie dla łożysk Hepco i prowadnicę NV20 z naszego systemu prowadnic liniowych GV3 było najlepszym rozwiązaniem".wyjaśnia Völkers.
Wąskie łożyska HepcoMotion są montowane bezpośrednio na dwóch wymiernych głowicach drukarki, a wraz ze zjeżdżalniami NV20 firmy HepcoMotion zapewniają, że głowica drukarki jest przesuwana w górę i w dół z prędkością 2,5 m/s z absolutną precyzją. Ruch x-y uzyskuje się za pomocą trzech śrub kulkowych; dwa na osi x i jeden na osi y. Ruch Z dla wydruku odbywa się za pomocą dwóch śrub kulkowych. ExAm 255 wykorzystuje dwie głowice drukujące, aby łatwo radzić sobie z możliwymi zmianami materiału. Podczas procesu drukowania druga głowica drukująca, która nie jest używana, jest stale podnoszona o 10 mm, aby nie zderzała się z obiektem do wydrukowania.
Jedną z ważnych zalet gamy ekspertów liniowych HepcoMotion GV3 jest możliwość dostosowania łożysk, a tym samym usunięcia gry, która rozwija się z zużycia przez cały okres eksploatacji produktu."Więc zamiast demontażu i wymiany prowadnicy liniowej i łożyska można po prostu dostosować nasze łożysko, które jest oczywiście o wiele bardziej czasooszczędne i niskie koszty",dodaje Völkers."Zdolność do regulacji i regulacji była dla nas niezwykle ważna, ponieważ nawet najmniejsze odchylenia w zakresie mikronów są niedopuszczalne w produkcie końcowym",– dodaje Zielke.
Samooczyszczanie GV3 było również ważną cechą w tym środowisku, w którym brud i zanieczyszczenia są stale obecne. Dzięki specyficznemu kształtowi prowadnic V cząstki brudu są stale odpychane przez ruch łożysk podczas procesu drukowania. Ta funkcja samooczyszczania zapewnia długą żywotność systemu nawet w brudnych środowiskach, takich jak proces drukowania. "Ostatecznie byliśmy po prostu przekonani o produktach Hepco; zarówno jakość, jak i cechy produktu były słuszne. Okazało się również, że bardzo pomocne jest dostarczenie próbki, z którą moglibyśmy eksperymentować, czego nie spodziewaliśmy się, ponieważ nie jesteśmy jeszcze masowym nabywcą", mówi Zielke, wyjaśniając decyzję o użyciu systemu GV3 Hepco.
Ustaw, aby przejść
Zajęło dwa lata prac rozwojowych, aby zakończyć ExAM255, ale teraz AIM3D GmbH są gotowe, aby przejść do produkcji seryjnej i czekają na patent na ich CEM E-1 Głowice drukujące. Drukarka może przetwarzać prawie każdy granulat formowany wtryskowo do średnicy 3mm. "Naprawdę wyjątkową rzeczą w E-1 Extruder jest to, że klient nie musi kupować drogich włókien polimerowych lub proszków metali", wyjaśnia Pan Radon, który pracował jako asystent badawczy na Uniwersytecie przed założeniem firmy. Możliwość stosowania standardowych granulek wtryskowych sprawia, że proces jest o wiele tańszy. Ponadto ten sam materiał może być używany do prototypów i produkcji końcowej, dzięki czemu przejście od prototypu do gotowego produktu jest bardziej ekonomiczne i szybsze dla użytkownika końcowego. "Moim zdaniem jesteśmy jedyną firmą, która do tej pory opracowała tak powszechnie zatrudnioną drukarkę 3D. Chociaż istnieje kilka, które współpracują z granulkami polimerowymi, nie oferują one wyboru w zakresie materiałów i jest to unikalna cecha naszego systemu", wyjaśnia Zielke.
Godną uwagi cechą drukarki AIM3D jest oddzielenie kształtu od fuzji podczas procesu drukowania. Podczas drukowania tylko termoplastyczny materiał nośny jest połączony, aby nadać komponentowi jego kształt. Następnie składnik może zostać przerobiony przed rzeczywistym procesem spiekania. To z kolei zmniejsza koszty oprzyrządowania i obróbki podczas obróbki chyłka. Materiał wiążący jest następnie usuwany z nośnika termoplastycznego (w procesie dwuetapowym) i ostatecznie spiekany w piecu, tworząc w ten sposób produkt końcowy.
Prototypy zostały dobrze przyjęte, szczególnie z przemysłu motoryzacyjnego, gdzie powszechnie stosowane są tworzywa sztuczne wypełnione włóknem szklanym. W tej branży marże są niskie i istnieje stała potrzeba dostosowania. Mamy tu drukarkę 3D, która nie opiera się już na własnym ekosystemie, ale współpracuje z łatwo dostępnymi, znormalizowanymi materiałami i narzędziami, co może znacznie obniżyć koszty produkcji addytywnej. Centralna część systemu, Hepco GV3 działa dobrze od ponad roku w prototypach i Hepco pozostanie dostawcą AIM3D wyboru, jeśli chodzi o liniowe systemy prowadzące.