Navštívili jsme nenápadný průmyslový areál v Horní Libni, kde se nalézá průmyslový 3D printing lab výhradního distributora HP Multi Jet Fusion pro Českou republiku – společnosti 3Dees Industries. S jedním ze spolumajitelů, Milošem Blaškovanem, jsme prošli celý výrobní proces MJF tisku a podívali se, jaké jsou současné limity průmyslového 3D tisku.
Jeho společnost se do povědomí širší veřejnosti dostala v březnu letošního roku, a to v souvislosti s unikátním českým respirátorem RP95–3D kategorie FFP3 vyvinutým na CIIRC ČVUT. Právě hlavně díky ní vzniklo prvních 40 000 těchto respirátorů za nákladovou cenu a pomohla tak překlenout kritické období před tím, než mohla najet velkoobjemová sériová výroba pomocí vstřikolisu. Ne všechny respirátory vytiskla společnost sama, ale díky velikosti svého tiskového zázemí a největším zkušenostem celý výrobní proces a jeho logistiku koordinovala. Tisknout se přitom mohlo začít prakticky ihned poté, co výzkumníci z CIIRC dodali hotový finální prototyp.
Technologie Multi Jet Fusion se na jaře ukázala jako jediná smysluplná technologie, na které lze respirátory v malosériích vyrábět, a to z důvodu specifické distribuce materiálu. Polyamidový prášek, ze kterého se tiskne u metody MJF tisku, je spojen ve všech směrech rovnoměrně a je tak zajištěna naprostá homogenita finálního produktu. Tím vzniká neprodyšný kompaktní povrch, což přináší výbornou izolaci, snadnou omyvatelnost a v neposlední řadě nízkou hmotnost (tloušťka zmiňovaného respirátoru byla 0,65 mm). Každá jednotlivá tiskárna byla schopná vyrobit 70–100 kusů denně (při tisku je možné vyplnit většinu tiskového prostoru).
Co dělá společnost, pokud zrovna netiskne za nouzového stavu vyvinuté FFP3 respirátory?
Každého asi napadne tisk prototypů, je to ale trochu složitější.
„Obecně platí, že Multi Jet Fusion je nejefektivnější v případech, kdy je potřeba v krátké době a vysoké kvalitě vytvořit sérii produktů. 3D tisk se za 30 let jeho existence úplně nedokázal vymanit z technologie na prototyping. HP se pokusilo tento stín překročit a představilo asi před třemi lety technologii, která je vhodná i pro sériovou výrobu. Odvětví, která po této technologii sahají nejčastěji, jsou automobilový průmysl (prototyping), elektrotechnický průmysl (výroba), zdravotnický průmysl (prototyping a customizovaná výroba) a spotřebitelský průmysl (výroba),“ doplňuje Blaškovan.
Customizovaná výroba nalézá uplatnění zejména ve zdravotnictví, typickým příkladem je ortopedie a protetika.
„Máme také klienty z oblasti strojírenství, kteří nahrazují původně kovové díly plastovými vytištěnými na MJF tiskárnách, nebo výrobce malosérií, kterým se nevyplatí při jejich objemech vytvářet formu a vstřikovat do ní plast. Další oblíbený scénář je tzv. bridge production, kdy je potřeba nějak překlenout období, než se rozjede sériová výroba. To byl ostatně i případ masky RP95–3D z CIIRC, kdy MJF tiskárny od HP první dva měsíce vykrývaly celou výrobu. Existují také produkty, kterých se sice vyrábějí stovky, tisíce, nebo stovky tisíc kusů, ale jsou silně customizované (například ve zdravotnictví), i v jejich případě zachraňuje situaci právě MJF tisk,“ dodává.
Nejčastějším scénářem tisku v 3Dees Industries je takzvaný „benchmarkový tisk“. To znamená, že si zde firmy před zakoupením nebo pronájmem tiskárny nechávají tisknout vedle samotných prototypů (ať již vlastních, nebo navržených na místě) celé malosérie finálních produktů (typicky stovky dílů), a mohou si tak vyzkoušet jednak fyzikální vlastnosti navržených 3D modelů po převedení do polyamidové formy, ale také spočítat časovou náročnost a rentabilitu, pokud by chtěli MJF tiskárny pro malovýrobu skutečně používat.
Z čeho se dá tisknout a jaké jsou limity MJF tisku?
Nejčastěji používaným materiálem pro MJF tisk je dnes polyamid, konkrétně polyamid 11, dále se využívá polyamid s příměsí skleněných kuliček a termoplastický polyuretan, jehož výhody spočívají ve vysoké adaptabilitě, odolnosti a světlostálosti. Nově pak na trh míří ještě TPA, které posledně jmenované vlastnosti posouvá ještě trochu dále. Možnosti jsou teoreticky širší, mimo jiné proto, že HP na rozdíl od tiskáren pro koncový a kancelářský segment dodávku tiskového materiálu pod sebou nijak neuzamyká a jedinou podmínkou pro nový nápad, z čeho tisknout, je HP certifikace. Pro vlastní klienty tak vyvíjejí nové tiskové materiály pro MJF třeba velké německé chemické koncerny BASF, Henkel a Evonik. Jedním z příkladů takovýchto nových materiálů jsou elastomery, které přinášejí nové limity úrovně pružné deformace, nebo třeba lepší objemovou stabilitu.
„Dnes se tiskne ze 4–5 druhů materiálu, v nedaleké budoucnosti se ale počítá s desítkami,“ prohlašuje Blaškovan. „Bavíme se ale jen o tisku plastů. HP již má vyvinutou také technologii na tisk kovů, ta by současné portfolio a možnosti opět výrazně rozšířila. Nutno ovšem dodat, že jde o jinou technologii než MJF,“ dodává.
Obecně lze říci, že MFJ tisk má oproti jiným metodám 3D tisku výhodu hlavně v kombinaci vysoké pevnosti vytištěného materiálu se zachováním jeho vysoké pružnosti. Výtisky z dané technologie jsou totiž tzv. izotropní, to znamená, že mají ve všech směrech stejné fyzikální vlastnosti. Kvalita tisku je navíc v každé tiskové úloze stejná a doba tisku jedné vrstvy (i celého tisku) konstantní. Právě tyto vlastnosti umožňuje jejich aplikaci i za hranicí pouhého prototypování.
Ke dnešku je v České republice asi 13 instalací Multi Jet Fusion tiskáren, které sahají od větších (pro sériovou malovýrobu) až po tiskárny pro prototyping (Škoda Auto). Část z nich se nalézá na univerzitách, vedle již zmiňovaného CIIRC na ČVUT se jedná například o Technickou univerzitu v Liberci nebo Fakultu strojní na Západočeské univerzitě. Důvodem menší rozšířenosti nejsou ani tak limity technologie, jako poměrně vysoká pořizovací cena. Nejmenší varianta tiskárny určená pro prototyping začíná na částce 70 000 eur (1 887 000 Kč), za variantu s možností barevného tisku si připlatíte 30 000 eur (celkem vychází zhruba na 2 690 000 Kč) a vyšší modely určené pro průmyslovou produkci začínají na částce 300 000 eur (8 088 000 Kč), a to se bavíme jen o samotných pořizovacích nákladech.
ČLÁNKY DO MAILU