Zajímavou technologií, která může výrazně proměnit zažitý způsob produkce menších kovových dílů, je binder jetting, jež se zatím v řadě případů jeví v podstatě jako jediná možnost pro sériovou výrobu určitých dílů. A právě proto si postupně nachází v průmyslu své místo.
3D tisk z kovového prášku za pomoci různých technologií už není v průmyslu žádnou novinkou, technologiemi PBF (powder bed fusion — fúze práškového lože) či BMD (bound metal deposition — nanášení vázaného kovu) se běžně vyrábějí nejrůznější díly či prototypy nových či inovovaných dílů.
Podobně jako inkoustový tisk
Binder jetting (tryskání pojiva) stojí v principu na podobném základu jako metoda PBF, avšak na rozdíl od ní nedochází při tisku k přímému spékání kovového prášku za pomoci laseru, ale pouze k jeho lepení a následnému slinování v sintrační peci podobně, jako je tomu u BMD.
Tyto tiskárny tedy tisknou velmi podobě jako klasické inkoustové tiskárny na papír, akorát s tím rozdílem, že místo papíru se na plochu v tiskové komoře válečkem nanáší zhruba 35—140 μm tenká vrstvička kovového prášku a místo inkoustu se používá pojivo, přičemž většinou se jedná o tekutý materiál na bázi latexu. Z hlediska hustoty je pojivo podobné vodě, protože je potřeba jej protlačit jemnými tryskami o průměru zhruba 20 μm. Tisk je relativně velmi rychlý, nanést jednu vrstvu prášku včetně pojiva trvá zhruba 5 s.
Podle CAD modelu se tedy jednotlivé vrstvy skládají na sebe, a tak se postupně vytváří celý trojrozměrný objekt. Při tisku je možné využít celý objem komory a díly tisknout i nad sebe.
„Když se podíváte na obrázky z výroby, vypadá to, jako kdyby tištěné kusy levitovaly nad sebou. Ale to je jen optický klam, všude okolo dílů je volný (neslepený) prášek, v němž jsou vyráběné objekty uloženy, a tento volný prášek slouží zároveň i jako podpěra. Navíc záhy po vytištění materiál vytvrdne tak, že se s výtiskem dá bez problémů manipulovat bez rizika jeho poškození,“ říká Matyáš Chaloupka, obchodní a aplikační inženýr ze společnosti 3Dees Industries.
Při samotném tisku, který probíhá při pokojové teplotě, se nevyžaduje prostředí inertní ochranné atmosféry ani vakua a bez ohledu na složitost tvaru či třeba vnitřní struktury trvá zhruba 11 hodin.
Hotové výtisky putují do komory stanice na odstranění prášku, kde se vibračně oddělí od nepoužitého prášku. Výtisky není v běžných aplikacích potřeba nijak ručně dočišťovat ani dále obrábět, což výrazně zkracuje čas výroby a zároveň ji i zlevňuje.
Následně jsou vkládány do sintrační pece s ochrannou atmosférou, kde se během 24 hodin použité pojivo vypaří a kovový materiál sline dohromady. Podle Matyáše Chaloupky mají vytištěné díly po sintraci izotropní mechanické vlastnosti, protože se spékají jako jeden kus.
I tisíc drobných (třeba i různých) dílů najednou
„Během 36 hodin je možné vytisknout v jednom boxu o objemu 27 l klidně i tisíc různých dílů. Různých proto, že lze tisknout různé geometrie v rámci jedné tiskové úlohy. A právě proto je technologie binder jetting vhodná pro malou až středně velkou sériovou výrobu o tisících kusech,“ říká a dodává, že konstantní časy tisku i sintrace jsou důležité i pro automatizaci výroby.
Autor: Kristina Kadlas Blümelová a Michael Málek
(Celý článek naleznete v aktuálním vydání Technického týdeníku.)