Czy druk 3D jest tańszy od innych metod wytwarzania? Przeczytaj wywiad z Technology Applied i poznaj technologie druku 3D

Firma Technology Applied z Białegostoku świadczy usługi w zakresie wytwarzania addytywnego części i urządzeń – od pomysłu poprzez projekt 3D i prototyp po krótką lub średnią serię produkcyjną. O możliwościach, zaletach i przyszłości druku 3D mówi Jarosław Kozak, CEO firmy. Przeczytajcie naszą rozmowę.

Do kogo są skierowane wasze usługi – profesjonalny druk 3D?

Druk 3D znajduje wykorzystanie w wielu obszarach, począwszy od branż wytwarzających wszelkiego rodzaju urządzenia i maszyny, np. branża lotnicza, samochodowa, kosmiczna czy medyczna, po branże wykorzystujące technologie addytywne w bardziej artystyczny sposób, np. branża marketingowa czy kulturalna. Z reguły nasza praca polega właśnie na uświadamianiu zainteresowanym, gdzie druk 3D się sprawdza.

W klasycznym cyklu wytwarzania produktu druk 3D znajduje zastosowanie na każdym jego etapie. Na początku służy jako narzędzie wytwarzające prototypy wizualne i funkcjonalne. W procesie produkcji krótko i średnioseryjnej, gdy koszty wytworzenia formy są zbyt wysokie druk 3D z powodzeniem traktowany jest jako proces produkcyjny. W etapie końcowym, takim jak produkcja masowa, druk 3D znajduje zastosowanie narzędziowe, np. w przypadku wykonywania form wtryskowych ze skomplikowanym układem chłodzenia, modeli do form odlewniczych oraz części do linii produkcyjnych. Można śmiało zaryzykować stwierdzenie, że druk 3D jest wszędzie, a w jego wykorzystaniu ogranicza nas głównie wyobraźnia.

Jakie zalety ma produkcja addytywna z puntu widzenia klienta?

Zalet druku 3D w zestawieniu z klasycznymi metodami wytwarzania jest co najmniej kilka. Trzeba jednak tutaj dodać, że łączenie ze sobą różnych technologii wytwarzania daje najlepsze efekty. Po pierwsze, wykorzystywanie druku 3D w procesie prototypowania pozwala na ocenę kształtu i działania fizycznego obiektu bez ryzykowania, że poniesiemy koszty startowe tworząc produkt niezgodny z naszym wyobrażeniem. Możliwość dotknięcia obiektu, spasowania go czy sprawdzenia jego zalet funkcjonalnych jeszcze przed procesem produkcji masowej daje drukowi 3D niespotykaną dotąd przewagę w świecie prototypowania.

Kolejną zaletą druku 3D jest szybki czas wytwarzania detali. W większości technologii druku 3D do rozpoczęcia procesu produkcyjnego wystarczy plik w formacie STL. Po sprawdzeniu jego poprawności pod kątem dobranej technologii wytwarzania addytywnego możemy przystępować do działania. Pozwala to na wytworzenie detalu nawet w 3 dni.

Druk 3D znajduje bardzo wiele zastosowań w branżach, gdzie istotna jest waga wytwarzanych elementów. W branży lotniczej, kosmicznej czy samochodowej, gdzie zwiększona waga detali wpływa niekorzystnie na koszty eksploatacji lub osiągi, druk 3D jest wykorzystywany jako idealne narzędzie do redukcji tej wagi. Dzięki możliwościom wytwarzania obiektów o trudnych geometriach, wagę detali można redukować nawet o 70%, przy jednoczesnym zachowaniu parametrów wytrzymałościowych. W druku 3D nie występują takie problemy jak otwieranie i zamykanie formy czy problemy z sięgnięciem ramienia frezarki. Otwiera to przed projektantami zupełnie nowe możliwości.

Czy druk 3D jest tańszy od innych metod wytwarzania?

Cena druku 3D jest elementem spornym. Powszechnie uważa się druk 3D za oszczędną metodę wytwarzania, ale nigdy nie precyzuje się, gdzie ta oszczędność leży. Druk 3D jest atrakcyjny cenowo, ponieważ zmniejsza ryzyko błędu w fazie prototypowej. Niwelowanie błędu na tym poziomie jest znacznie korzystniejsze cenowo. Oczywiście niektórzy niwelowanie ryzyka traktują jako dodatkowy koszt, ale dzieje się tak do czasu wystąpienia błędu. Kolejną przewagą cenową jest względnie stały koszt wytworzenia detalu. W druku 3D w dużym uproszczeniu zapłacimy podobną cenę za 1 cm³ wytwarzanego detalu niezależnie od ilości detali. Koszt startowy wytwarzania jest niewielki, a cena stała.

W procesie wtrysku natomiast cena wytworzenia detalu jest bardzo niska, ale koszt startowy jest wysoki. Oznacza to, że wytwarzanie detali w ilościach nie przekraczających potrzeby wytwarzania formy wtryskowej jest cenowo korzystne. Oszczędność w branży narzędziowej, polegającej na wytwarzaniu form z konformalnym układem chłodzenia sprawia, że wytworzenie formy metodą druku mimo tego, że jest droższe, to zwraca nam ten koszt przyśpieszając proces wtrysku nawet do 30%, przy tym samym zużyciu energii.

Jakich technologii używacie? Czym się między sobą różnią?

Najbardziej popularna technologia druku 3D, z jakiej i my korzystamy, jest technologia SLS. Polega ona na nanoszeniu przez urządzenie cienkiej warstwy proszku poliamidowego, a następnie selektywnym wypaleniu kształtu przekrojowego obiektu w naniesionej warstwie prochu. W efekcie to, co zostało spieczone laserem w końcowej fazie staje się obiektem a to, co nie zostało spieczone laserem pozostaje prochem i wraca do systemu jako materiał użytkowy. Technologia ta pozwala wytwarzać wiele obiektów na raz bez potrzeby stosowania materiałów podporowych. Ponadto części wytworzone tą metodą są w pełni funkcjonalne. Technologia SLS jest najbardziej popularną z technologii druku 3D dzięki najlepszemu stosunkowi ceny do jakości wyrobu. Znajduje zastosowanie w produkcji krótkoseryjnej gotowych funkcjonalnych części.

Kolejną wykorzystywaną przez nas technologią jest Polyjet. Jest to metoda pozwalająca na łączenie fotopolimerów o różnych właściwościach tak, aby uzyskać konkretne parametry mechaniczne w jednym modelu. Wykorzystuje ona wypłukiwalny wodą materiał podporowy. Dzięki zastosowaniu kilku dysz możemy w jednym modelu i w jednym procesie produkcyjnym tworzyć elementy półprzeźroczyste, elastyczne oraz imitujące klasyczne materiały występujące we wtrysku. Dzięki tym właściwościom jest to jedna z najlepszych technologii prototypowych.

Wykorzystujemy też technologię FDM, polegającą na przeciskaniu materiału w postaci żyłki przez rozgrzaną dyszę. Dysza ta nadbudowuje materiał tworząc  pożądany detal. Technologia ta występuje w wydaniu nisko oraz wysokobudżetowym. W wydaniu niskobudżetowym jej największą zaletą jest cena wykonanego detalu. Nie są to detale najlepszej jakości, ale często spełniają wymaganą przez klienta funkcję. Technologia ta wymaga stosowania materiałów podporowych. Jeśli chodzi o wydanie wysokobudżetowe, główną zaletą jest możliwość wykorzystywania niszowych materiałów. Technologię tą stosuje się do wytwarzania pojedynczych funkcjonalnych elementów.

Korzystamy również z technologii SLA –  podobnie jak technologia Polyjet wykorzystuje w procesie produkcyjnym fotopolimery utwardzane światłem UV. Zasadniczą różnicą jest możliwość wykorzystywania tylko jednego materiału i konieczność używania słupów podporowych, które po procesie produkcyjnym należy odciąć. Zaletą tej metody jest bardzo wysoka precyzja detali, są one również trwalsze od technologii Polyjet, dzięki zastosowaniu większej siły promienia UV w procesie selektywnego utwardzania detalu. Znajduje swoje zastosowanie w procesie prototypowania, ale również w produkcji wyrobu końcowego.

Jesteście młodą firmą, na rynek weszliście w 2015 roku. Od kilku lat przybywa w Polsce firm oferujących druk 3D. Jak rozwija się technologia druku 3D w Polsce w porównaniu z innymi krajami? Jaki potencjał ma ta branża i czy według pana będzie się rozwijać w niedalekiej przyszłości?

Technology Applied to młoda firma, ale została założona przez osoby będące w branży od wielu lat. Technologia druku 3D na świecie rozwija się bardzo dynamicznie. Obrosła nawet w miano kolejnej rewolucji przemysłowej. Rynki druku 3D odnotowują stały wzrost już od kilku lat i to na wszystkich płaszczyznach (sprzedaż urządzeń, usług i produktów wytwarzanych metodą druku 3D).

Branża ta również w Polsce rozwija się dynamicznie, ale jego kluczowy wzrost nastąpi, kiedy na rynku pojawi się więcej osób zaznajomionych z drukiem 3D. Dziś wszystkie technologie druku 3D są już powszechnie dostępne. Nie zmienia to jednak faktu, że największą trudnością wzrostową są przyzwyczajenia projektantów i konstruktorów. Dziś na kluczowych stanowiskach w firmach pracują ludzie, którzy z drukiem 3D nie mieli żadnej styczności. Siła przyzwyczajeń jest tak ogromna, że mimo wielu zalet druku 3D i tak znaczna część osób nie decyduje się na jego wykorzystanie.

Zmiana przyjdzie wraz z młodymi ludźmi, dla których brak ograniczeń projektowych oraz oczywistość zalet wynikających z wykorzystania druku 3D będzie motorem do czerpania z tego korzyści. Stąd też Technology Applied kładzie nacisk na wspieranie inicjatyw studenckich i kół naukowych.

Dziękujemy za rozmowę.