Prototypowanie przy użyciu druku 3D

Prace nad nowymi technologiami prowadzone są nie tylko na papierze lub komputerowych wizualizacjach. Zanim zaprojektowane urządzenie zostanie skierowane do produkcji, musi zostać dokładnie przetestowane w praktyce. W tym celu wykonuje się prototypy – jedną z metod wykorzystywanych w tym celu jest druk 3D

Czym jest prototyp i po co się go wykonuje?

Prototypem nazywamy pierwszy egzemplarz nowego urządzenia lub technologii – wykonuje się w celu praktycznego przetestowania założeń, istniejących do tej pory wyłącznie w formie rysunku technicznego oraz obliczeń. Prototyp pozwala sprawdzić w realnych warunkach, czy dana technologia sprawdza się w swoich zadania i ewentualnie prowadzić korekty do projektu. Po takich poprawkach konieczne jest wykonanie kolejnego prototypu, zgodnego z najnowszą wersją projektu. Nierzadko konieczne jest stworzenie całej serii prototypów o różnych parametrach, zanim uda się osiągnąć zadowalające wyniki – dopiero wtedy możliwe jest wdrożenie technologii do masowej produkcji. Prototypy bywają również wykorzystywane w celach prezentacyjnych.

Prototypowanie przy użyciu druku 3D

Jak zostało wspomniane we wstępie – jedną z metod prototypowania, czyli wytwarzania pierwotnych modeli urządzenia, jest wykonanie druku 3D. Wbrew powszechnej opinii, metoda ta nie jest niczym nowym – używano jej już blisko 30 lat temu. -Dopiero niedawno druk 3D zyskał dużą popularność również wśród firm zajmujących się produkcją na niewielką skalę – wyjaśnia specjalista firmy 3D Phoenix przyczyną tego było wprowadzenie na rynek relatywnie tanich drukarek (najprostsze modele kosztują około 2000 złotych). Druga rzecz, którą warto wiedzieć to to, że istnieje kilka technologii druku 3D. Każda z nich ma swoje zalety i wady, w każdej proces produkcji prototypu wygląda nieco inaczej.

Najbardziej popularne to:

• Fused Deposition Modeling (FDM) – w tej technologii do druku wykorzystuje się termotopliwe tworzywa, takie jak ABS, HIPS, PLA, nylon, poliwęglany. Jest to jedna z najstarszych metod druku 3D, opracowana w latach 80-tych XX wieku. Nanoszenie materiału odbywa się przez specjalną dyszę, ogrzaną do temperatury topnienia materiału – dysza kontroluje jego przepływ i porusza się zgodnie z zaprogramowanymi instrukcjami
• Selective Laser Sintering (SLS) – w metodzie tej również wykorzystuje się tworzywa sztuczne, które nakładane są maszynowo w kolejnych warstwach, a następnie utwardzane w odpowiednich punktach przy pomocy lasera. Nieutwardzone tworzywo jest usuwane. Metoda ta odznacza się wysoką dokładnością, dlatego może być wykorzystywana do produkcji modeli o bardzo skomplikowanej geometrii.
• PolyJet – założenia tej metody są podobne do drukowania SLS. Tutaj również tworzywo – czyli ciekłe żywice fotopolimerowane nakładane są w bardzo cienkich warstwach (grubość jednej to od 16 do 32 mikrometrów), które następne są utwardzane przy pomocy naświetlania.