3D tlač tvorí veľký podiel v nastupujúcom Priemyslu 4.0 (štvrtá priemyselná revolúcia), pre ktorú je typický trend digitalizácie a automatizácie výroby. Prvé 3D tlačiarne boli vynájdené už na konci 80. rokov, skutočný rozmach nastal však až po uplynutí jedného z kľúčových patentov v roku 2009, kedy sa vďaka zvýšenej konkurencii stali 3D tlačiarne lacnejšími a dostupnejšími.

Súčasným trendom je prechod od rýchleho prototypovania (Rapid Prototyping, RP), ktoré slúžia k rýchlej výrobe prototypových dielov z kovu, k aditívnej sériovej výrobe (Additive Manufacturing, AM) a tiež rastúce využitie 3D tlače v rôznych priemyselných odvetviach. Aj napriek pomerne vysokým investičným nákladom na zariadenie, má 3D tlač kovov už svoje zavedené miesto v automobilovom, leteckom, lekárskom priemysle a v ďalších odvetviach.

Pozrite sa tiež na produkty a služby, ktoré v oblasti 3D tlače kovov ponúka LASCAM systems.

Technológia 3D tlače kovov

Zariadenia pre 3D tlač kovov (Metal 3D printing) sa delia podľa technológie, ktorú využívajú, pričom každá z technológií má svoje silné i slabé stránky. Jedná sa o veľmi podobné princípy, ktoré sa líšia v technických detailoch a názvoch technológií, ktoré si firmy pôvodne nechali patentovať.

Najpopulárnejšia je skupina pracujúca s princípom laserového spekania kovov (Laser sintering, LS).

Do tejto skupiny sa radia:

• selektívne laserové topenia (Selective Laser Melting, SLM)
• selektívne laserové spekanie (Selective Laser Sintering, SLS)
• priame kovové laserové spekanie (Direct Metal Laser Sintering, DMLS)
• technológia spoločnosti Concept Laser Laser Cusing (LC)

Ďalším využívaným spôsobom je tavenie elektrónovým lúčom (Electron Beam Melting, EBM), ktoré sa používa pre detailnejšiu a presnejšiu štruktúru obrobku.

Výhody 3D tlače kovov:

• Redukcia nákladov na nástroje a zariadenia – súčasti môžu byť vyrobené priamo bez použitia ďalších špeciálnych nástrojov a obrábacích strojov
• Ekologicky šetrný proces – dochádza k celkovému zníženiu nárokov na množstvo materiálu, na rozdiel od klasických metód využije 3D tlač až 98% materiálu
• Rýchlejšie výroba – 3D tlačou kovov je možné dosiahnuť vyššiu efektivity využitia času
• Nové konštrukčné možnosti – výroba vysoko komplexných geometrických tvarov
• Vysoká pevnosť a kvalita vyrobenej štruktúry

Aplikácia 3D tlače kovov:

• Automobilový priemysel – prototypová výroba sa v súčasnosti rozširuje do sériovej výroby (výroba komponentov motora, karosérie, chladiacich kanálov, nosných dielov, dielov vnútorného priestoru, atď.)
• Letecký priemysel – technológia už využívaná pre opravy a sériovú výrobu, výroba odľahčených súčiastok (úspora hmotnosti = úspora paliva) ako sú lopatky turbín motorov, časti palivových systémov, atď.
• Výroba foriem – vytvorenie chladiacich kanálov, ktoré kopírujú tvar výlisku a následná väčšia produktivita výroby, dlhšia životnosť formy a nižšia zmetkovitosť vďaka lepšiemu chladeniu formy
• Zdravotníctvo – výroba vysoko kvalitných zubných komponentov (koruniek, skrutiek, mostíkov), kostných náhrad, netypických prototypov implantátov a nástrojov, atď.
• Umelecké odbory – využitie v priemyselných odboroch ako je architektúra, šperkárstvo a zábavný priemysel vďaka novým možnostiam dizajnu

Selective Laser Sintering

Znázornenie procesu selektívneho laserového spekania (Selective Laser Sintering, SLS)