Divize letecké techniky má od letoška novou 3D tiskárnu. Díky ní lze urychlit vývoj i šetřit náklady

Na začátku letošního roku pořídila PBS 3D tiskárnu plastů DeltiQ L od českého výrobce TriLab Group s.r.o. V rámci projektu Rozvoje 3D tisku se Divize letecké techniky (DLT) zabývá ověřováním možností technologie 3D tisku plastů i kovů. 3D tisk má význam například při výrobě různých maket, ale i prototypových dílů pro použití při odlévání metodou vytavitelných modelů. Díky 3D tisku je možné dosáhnout výrazného urychlení i snížení ceny vývoje nových dílů.
Divize letecké techniky má od letoška novou 3D tiskárnu. Díky ní lze urychlit vývoj i šetřit náklady
Zařízení DeltiQ L tiskne technologií FDM, kde se tisková struna natavuje a po vrstvách je stavěn tiskový model. Spolu se zařízením, základním spotřebním a servisním materiálem, úvodním školením máme od firmy Trilab také k dispozici servisní hotline pro případ řešení technických problémů tisku nebo pro základní nastavení parametrů tisku různých materiálů. Firma nadále pracuje na vývoji tiskáren, např. pro rozměrnější modely nebo s plným zakrytováním, kde některé tyto novinky představí v říjnu na MSV Brno nebo v listopadu na veletrhu Formnext (Frankfurt nad Mohanem, Německo). Čerstvou novinkou je také možnost časově omezeného zapůjčení některé ze stávajících modelů tiskáren.

Využití 3D tisku v PBS: Makety, urychlení vývoje, modely na odlitky, přípravky

Primárně se v rámci projektu Rozvoje 3D tisku zabýváme ověřováním možností technologie 3D tisku jak plastů, tak kovů pro potřeby DLT PBS. Interní tisk plastů pak napomáhá rozvoji zkušeností s 3D tiskem, jeho benefity a omezeními. Zároveň nám umožňuje odkrýt některé dříve netušené aplikace této technologie. Tisk plastů se tak dá využít při výrobě různých maket pro urychlení vývoje, pokud není nutné prototyp vyrábět přímo z kovu, může maketa odhalit některá úskalí dané konstrukce. Další uvažovanou variantou byl tisk různých přípravků. Výhodou pak je rychlé dodání přípravku (několik dní místo týdnů u klasického přípravku), který může být zároveň ekonomicky výhodnější a ergonomicky přizpůsobený danému účelu. V neposlední řadě byla uvážena i možnost tisku prototypových dílů pro použití při odlévání metodou vytavitelných modelů. Toto může přinést výrazné urychlení a snížení ceny vývoje nových dílů, případně také přinést zlevnění malých sérií.

Co jsme vyrobili

Malé série (kostry cívek, krabičky převodníku, balení podložek pro kryogeniku)
V současnosti pracujeme na vývoji sériového kusu kostry cívky (pro zapalování PEJ a motorů TJ), kde by mohla úspora po úspěšném zavedení do výroby uspořit z nákladů cca 100 Kč/ks (odhad 100–150 ks ročně).

Externí spolupráce s firmami zabývajícími se 3D tiskem kovů

Paralelně spolu s interním tiskem plastů také sledujeme vývoj na poli 3D tisku kovů a spolupracujeme s firmami a školami, které se 3D tiskem kovu dlouhodobě zabývají. V minulosti jsme spolupracovali např. s firmou Innomia, která se zabývá zejména tiskem náročnějších slitin Inconelu a titanu na zařízeních pro laserové spékání kovových prášků firmy EOS. Spolupracujeme také s pracovníky na VUT v Brně, kde se na zařízení firmy SLM Solution zabývají tiskem různorodých materiálů a experimentálním tiskem netradičních materiálů a materiálových kombinací.
Bedlivě také sledujeme vývoj technologie tisku kovů podobné MIM (Metal Injection Moulding). Nové zařízení pro „kancelářský“ tisk kovů na trh přináší americká firma Desktop Metal, která je v česku zastoupená firmou MCAE Systems s.r.o. sídlící v Kuřimi. Dodání prvních sériových kusů tohoto zařízení koncovým zákazníkům je stanoveno na srpen tohoto roku.
Z vlastních zkušeností a navštívených seminářů víme, že 3D tisk kovu, i přes jeho nákladnost, přináší výrazné zkrácení dodávky prototypů (a to řádu měsíců na týdny až dny). Touto technologií je také možné vyrobit konvenčně nevyrobitelné díly, které mohou při správném nasazení snížit náklady výrobních procesů.

Příklady přínosu 3D tisku kovu:

 
  •    výroba prototypu turbínového stupně motoru TJ: výroba 3D tiskem (2-3 týdny), konvenční výroba prototypu odléváním (několik měsíců),
  •    výroba neoriginálního náhradního dílu výrobního stroje: dodání originálního dílu (3-4 měsíce), reverse engineering a 3D tisk dílu, který po dobu čekání na originální díl nahradil jeho funkci (1-2 týdny) – příklad z univerzity Palackého v Olomouci,
  •    výroba chlazené formy vstřikování plastů: konvenčně nevyrobitelný díl, zkrácení vstřikovacího cyklu stroje.



 
 Materiály, ze kterých tiskneme: PLA, ABS (ASA), PETG, CPE, PolyCast

ABS – základní průmyslový konstrukční plast odolný mechanickým poškozením a poměrně vysokým teplotám až do 90–100 °C. Vyžaduje vyšší teploty pro zpracování 
(tisk) a nevýhodou jsou poměrně velké deformace při tisku, které velmi omezují jeho použitelnost na otevřených tiskárnách. Tyto nevýhody částečně odstraňuje jeho varianta (s názvem ASA), která má menší deformace, méně při tisku zapáchá a má vyšší odolnost UV. Tento materiál je určen pro aplikace více zatížené se zvýšenou teplotní nebo 
UV odolností.

PLA – je polymer na přírodní bázi 
(kukuřičné škroby), který je bio rozložitelný a kompostovatelný. Jedná se o jeden z nejlépe tisknutelných materiálů. Má nižší mechanické a teplotní odolnosti (do 55 °C) než ABS. Výborné je jeho použití pro zkušební tisky, makety, reklamní předměty a méně zatěžované přípravky.

PETG (CPE) – je polymer na bázi PET. Mechanicky odolný a méně křehký než výše zmíněné PLA.

PolyCast – tiskový materiál od firmy PolyMaker, který je přímo určený pro tisk modelů pro přesné lití metodou vytavitelných modelů. Všechny materiály se dají po tisku mechanicky dále opracovávat, vyrovnávat nerovnosti, barvit apod. Některé z těchto materiálů 
se dají vyhlazovat také chemickou cestou například za použití acetonu (ABS, ASA) nebo iso-propyl alkoholu (PolyCast). Vyhlazením se pak dají téměř úplně odstranit typické stopy jednotlivých vrstev po tisku.