Formlabs ja ruiskupuristus - osa 2.

Kerroimme aiemmin SLA-tulosteiden käyttömahdollisuuksista ruiskupuristusmuottivalmistuksessa. Tässä uutisessa avaamme sovelluskohteita hieman tarkemmin asiakastarinoiden muodossa.

Linkki aikaisempaan uutiseen: http://www.3d-tulostus.fi/uutiset/Formlabs-ja-ruiskupuristus

Case Braskem

Braskemilla oli haasteena koronan alkuvaiheessa tuottaa todella lyhyessä ajassa suuria määriä henkilösuojaimien kiinnitysvälineinä käytettäviä hihnoja. Aluksi heillä oli suunnitelmissa toteuttaa kappaleet FDM-tulosteina, mutta parhaimmillaankin yhden hihan tulostusajaksi saatiin 17 minuuttia. Useamman tuhannen kappaleen erävaatimuksena tuo aika oli liian paljon.

Käytössään heillä oli myös Formlabs Form 3 ja teollisen tason ruiskupuristuskone. Mitään aiempaa kokemusta heillä ei ollut näiden kahden valmistustekniikan yhdistämisestä. Perinteisesti valmistettavan muotin koneistus ja sen mahdolliset iteraatiot veisivät myös liian kauan aikaa, joten he päättivät kokeilla High Temp -resiinistä valmistettuja muotteja.

Ensimmäisellä 3D-tulostetulla muotilla he saavuttivat viiden tonnin puristuslujuuden, 20 sekunnin sykliajan ja 5000 psi paineenkeston 230 °C lämpötilassa. Toisella versiolla he saivat vähennettyä tulostamisessa käytettävää hartsia, pienennettyä tarvittavaa painetta ja tämän kautta pidemmän muotin eliniän. Toisella versiolla he pystyivät valmistamaan neljä hihnaa minuutissa ja vähintään 1500 sykliä ennen muotin vaihtoa.

Voit lukea alkuperäisen asiakastarinan tästä linkistä (.pdf)

Case Holimaker

Holimaker pyrkii tarjoamaan asiakkailleen mahdollisuuden testata ruiskupuristamalla valmistettavien kappaleiden toiminnallisuutta. Heidän valmistamalla Holipress-työpöytäpuristimella asiakkaat voivat testata muottien toimintaa, sekä kappaleiden loppuraaka-aineita ilman isoja investointeja.

Lisäksi he valmistavat piensarjatuotantona lopputuotteita asiakkailleen.

Voit lukea alkuperäisen asiakastarinan tästä linkistä (.pdf)

Case Multiplus

Multiplus on piensarjavalmistukseen erikoistunut yritys, joka tarjoaa lyhyen aikavälinen tuotantoa. He toteuttavat pienien, noin satojen kappaleiden sarjat jopa kolmen päivän sisään, kun perinteisesti tämä on vienyt isoilta yrityksiltä jopa kuukauden.

3D-tulostetuilla muoteilla pystyvät saavuttamaan tämän kustannustehokkaasti. Ainoat rajoitteet mitä he ovat huomanneet on puristettavat polymeeri. Heidän käytössä oleva Rigid 10K kestää todella hyvin matalemman lämpötilan materiaaleja, kuten PP:tä, ABS:ää ja PC-ABS seosta, mutta ei kuumempana puristettavaa polykarbonaattia.

Allaolevassa kuvassa on esitettynä muutamia polymeerejä parametreineen:

Voit lukea alkuperäisen asiakastarinan tästä linkistä (.pdf)

Case Novus

Novus tarjoaa tuotesuunnittelua ja prototyyppivalmistusta ja he ovat erikoistuneet ruiskupuristusmuottien suunnitteluun. Aikaisemmin heillä ongelmana oli muottien valmistuskustannukset ja niihin kulutettu aika. Nämä resurssit sitoivat suunniteluprosessia ja iteraatioiden määrää.

3D-tulosteilla he pystyivät varmistamaan muottien ja materiaalien toimivuuden ennen lopullista isompaa sarjavalmistusta. Lisäksi he ovat huomanneet, että 3D-tulostus mahdollistaa loivemman oppimiskäyrän ja helpottaa täten henkilökunnan siirtymistä tuotantoon.

Voit lukea alkuperäisen asiakastarinan tästä linkistä (.pdf)

 

Kappaleiden valmistus tulostettuja työkaluja käyttäen laajentaa tuotannon mahdollisuuksia

Teollisessa tuotannossa käytössä oleva ruiskupuristus on hyvin yleinen tapa sarjavalmistaa osia. Tässä tuotantotavassa sula raaka-aine puristetaan ruuvi- tai mäntäsylinterillä muotin sisälle. Alkuviilennyksen jälkeen muotti avataan ja kappale irroitetaan.

Perinteisesti muotit on valmistettu teräksestä tai alumiinista koneistamalla. Koneistetun muotin hankintakustannus voi olla todella suuri ja hinnat alkavatkin yleensä tuhansista euroista. Lisäksi palvelut voidaan joutua tilaamaan usean eri alihankintasopimuksen kautta, koska kaikki ruiskupuristusta tarjoavat yritykset eivät välttämättä itse valmista muotteja. Tämä perinteinen palvelu sitoo asiakkaan valmistamaan tuhansia kappaleita, jotta kustannukset ovat perusteltuja.

Formlabs on tutkinut mahdollisuuksia tuottaa muotteja vaihtoehtoisesti myös 3D-tulostamalla. 3D-tulostetut muotit ja pienikokoiset ruiskupuristuslaitteistot luovat kappaleiden tuotantoon oman sektorin prototypoinnin ja sarjavalmistuksen välille. Voit käyttää 3D-tulostettuja muotteja piensarjavalmistukseen, muottioptimointiin tai lopputuotteen materiaalitestaukseen.

Formlabs suosittelee kolmea heidän tulostusmateriaaliaan muottien valmistukseen:

Voit käydä lukemassa lisää aiheesta Formlabsin omalta sivulta: https://formlabs.com/blog/3d-printing-for-injection-molding/

Florenradica on Italialainen suunnittelutoimisto, joka valmistaa prototyyppejä ja lopputuotteita muotitaloille

Florenradican pitkällä ja perinteisellä puutyöhistorialla heidän ongelmana on ollut saada toimitettua suuria volyymejä muotitaloille. Käsityöorietoituneet työmenetelmät saivat heidät etsimään uusia valmistusmenetelmiä, jotka vähentäisivät fyysistä työtä kuitenkin säilyttäen laadukkaan työnjäljen, johon heidän asiakkaansa olivat tottuneet. Yritys alkoi tutkimaan 3D-tulostuksen mahdollisuuksia.

 

Perinteisestä valmistuksesta digitaaliseen valmistukseen

Kiinnostuksen 3D-tulostukseen herätti, koska sillä sai tehtyä muotoja jotka eivät olleet mahdollisia CNC-koneilla. Tulostimilta vaaditaan nyt hyvää tarkkuutta ja luotettavuutta, koska tulostusajat ovat jopa 60 tuntisia. Alkuun Florenradica hankki useita budjettiluokan tulostimia. Ongelmaksi “halvoissa” laitteissa muodostui niiden ympärillä aikaa vaatinut jatkuva säätäminen ja epäluotettavuus.

Yritys päätyi huonon alun jälkeen hankkimaan Ultimakerin valmistamia laitteistoja, koska niiden hyvä tulostustarkkuus ja luotettavuus vakuuttivat. Yritys on laajentanut nopeasti Ultimaker-tuotantoaan. Tuotanto sisältää

• 27 kpl Ultimaker 2+

• 13 kpl Ultimaker 3

• 2 kpl Ultimaker S5

 

 

Marco Mazzanti, tuotannonsuunnittelija Florenradicalta kertoo “3D-tulostimilla, pystymme valmistamaan kappaleita jotka ennen eivät olleet mahdollisia.”

“Ennen uusiin valmistustapoihin hyppäämistä, testaamme paljon eri valmistustapoja, sekä pyrimme löytämään siihen parhaat ratkaisut. Ultimaker 3D-tulostimet sopivat parhaiten meidän käyttöömme, ne ovat luotettavia, niillä saa hyvän tulostuslaadun, sekä niissä on kaksi tulostuspäätä”

 

Paikallinen valmistaminen

Jokainen tuote Florenradicalla on suunniteltu yrityksen sisällä CAD-ohjelmia käyttäen. Tulosteet valmistellaan Ultimaker Cura -ohjelmalla ja laitteistoja hallitaan Cura Connectin kautta. Koska Ultimaker tulostimet ovat sertifikoituja toimimaan ilman valvontaa, tuotanto voi toimia luotettavasti ympäri vuorokauden.

 

Tuotteet piirretään CAD-ohjelmistolla

Tulosteet valmistellaan Ultimaker Cura ohjelmistossa

Cura connectin avulla voidaan ohjata useita Ultimaker tulostimia yhdeltä tietokoneelta

 

Oikean materiaalin valinta

Materiaalin valinta on tärkeä tekijä suunnitteluprosessissa, ei ainoastaan kappaleen mekaanisten ominaisuuksien puolesta, mutta myös varmistamaan että tulostusprosessi on luotettava. Valmiit suunnitelmat sisältävät useasti monimutkaisia muotoja, jotka vaativat tukimateriaaleja, kappaleen jälkikäsittelyä, sekä maalausta. Florenradica on kokeillut paljon eri materiaaleja, kuten eri valmistajien HIPS ja PLA, mutta eivät olleet täysin tyytyväisiä lopputulokseen.

Ultimakerin PLA:lla kuitenkin saatiin tarpeeksi hyvä tulostusjälki, sekä luotettavuus PVA tukimateriaalin kanssa, joka helpotti huomattavasti jälkikäsittelyä. Heidän tuotanto kuluttaa jopa 60 kg PLA muovia kuukaudessa.

Tulostuksen jälkeen PVA tukimateriaalit liotetaan tulosteista pois kädenlämpöisessä vedessä. Tämän jälkeen tulosteet hiotaan ja maalataan lopullisella pohjavärillä, jonka jälkeen kappaleisiin maalataan yksityiskohdat ja pinta viimeistellään lakkaamalla.

 

Kappaleet viimeistellään kiiltävällä maalilla ja lakalla

 

Lopputulos

Vaikka Florenradica ei ole jättänyt pois kokonaan perinteistä puutyötä, Ultimaker 3D-tulostimilla valmistetaan 40% Florenradican koko tuotannosta. He käyttävät Ultimakerin tulostimia 95% lopputuotteista ja 5% prototyypeistä. Useiden tulostimien ansiosta Florenradica voi tulostaa useampia eri versioita prototyypeistä samaan aikaan, sekä jopa sata erilaista kappaletta päivässä. Tämän ansiosta heillä on todella joustavat mahdollisuudet luoda uusia iteraatioita prototyypeistä, sekä hyvin luotettavat toimitusajat.

 

 

Uudet Ultimaker S5 tulostimet tuovat heidän työhönsä entistä enemmän joustavuutta: suurempi tulostusala tarkoittaa että kappaleet jotka ennen jouduttiin tulostamaan monesta osasta ja liimaamaan, voidaan nyt tulostaa yhdellä kertaa.

 

 

“FDM teknologia on antanut meille varmuuden siitä kauan kappaleen valmistukseen kuluu aikaa; tilaukset ovat lisääntyneet hurjasti, joten ostimme juuri meidän viidennenkymmenennen Ultimaker tulostimen kesäkuussa 2018!”

 

Ota selvää miten voit käyttää useita Ultimaker tulostimia Cura Connectin kautta https://ultimaker.com/en/products/ultimaker-cura-software/cura-connect