Imprimantă 3D de mare viteză pentru materiale plastice de înaltă performanță

Fabricația aditivă a componentelor din materiale plastice cu volum mare este o activitate ce necesită timp. Cercetătorii de la Institutul Fraunhofer pentru Mașini-unelte și Tehnologie de Formare IWU au dezvoltat un sistem de Fabricație Aditivă prin Extrudare (Screw Extrusion Additive Manufacturing – SEAM), ce este de opt ori mai rapid decât printarea 3D convențională. Vizitatorii vor putea vedea în acțiune imprimanta 3D ultra-rapidă la Standul C22 Fraunhofer din Hala 2 de la Hannover Messe, între 1 și 5 aprilie.

Imprimantele 3D ce realizează mici suveniruri, strat cu strat, din material plastic topit sunt adesea folosite la târguri comerciale. Poate dura până la o oră pentru a produce  un suvenir foarte mic. Acest proces este mult prea lent pentru producția de masă a  componentelor, așa cum o cere, de exemplu, industria auto.

Printare 3D la un alt nivel

Un sistem de la Institutul Fraunhofer pentru Mașini-unelte și Tehnologia de Formare IWU din Chemnitz duce acum printarea 3D la un alt nivel: tehnologia de mare viteză a sistemului face ca producerea unei componente din material plastic cu o înălțime de 30 de centimetri să dureze doar 18 minute. O echipă de cercetători de la Fraunhofer IWU a dezvoltat această tehnologie pentru fabricația aditivă de componente rezistente cu volum mare.

Producătorii de scule, dar și cei din industriile aerospațială și auto beneficiază de pe urma inovatoarei imprimante 3D ce atinge o viteză de procesare de opt ori mai mare. Această imprimantă folosește SEAM – abrevierea pentru Screw Extrusion Additive Manufacturing – proces dezvoltat la Chemnitz Institute.

Cum poate atinge SEAM asemenea viteze mari de proces?

„Combinând tehnologia mașinilor-unelte cu printarea 3D,” spune Dr. Martin Kausch, cercetător la Fraunhofer IWU.

Pentu procesarea materialului plastic, cercetătorii folosesc un modul special proiectat ce topește materia primă și o evacuează cu o viteză mare. Acest modul este amplasat deasupra unei platforme ce se poate deplasa pe șase axe folosind sistemul de deplasare al unei mașini-unelte.

„Până acum, această combinație este unică,” spune Dr. Kausch.

Materialul plastic fierbinte este depus în straturi pe platforma de construcție. Sistemul de deplasare al mașinii asigură deplasarea panoului de construcție pe sub duză astfel încât să se producă forma componentei anterior programate. Masa poate fi deplasată cu o  viteză de un metru pe secundă, pe axele X-, Y- și Z- și mai poate fi înclinată până la 45 de grade.

„Astfel este permisă printarea de opt ori mai rapidă față de procesele convenționale, reducând enorm timpii de producție pentru componentele din material plastic.”

Imprimanta 3D procesează eficient materialul de bază

În fiecare oră, până la șapte kilograme de material plastic sunt presate prin duza cu un diametru de un milimetru. Procese comparabile de printare 3D, cum ar fi Modelarea prin Depunere Topită (Fused Deposition Modeling – FDM) sau Modelare cu Filamente Topite (Fused Filament Modeling – FLM), ajung, de obicei, la doar 50 de grame de material plastic pe oră. O trăsătură unică este aceea că în locul filamentului scump utilizat în procedeul FLM, SEAM procesează material plastic standard granulat, cu curgere liberă în componente rezistente, armate cu fibre ce au o mărime de câțiva metri. Această metodă permite reducerea costurilor cu un factor de două sute.

SEAM permite cercetătorilor să implementeze geometrii complexe fără structuri auxiliare. Elementul central este acela că noul sistem face posibilă chiar printarea pe componente existente injectate în matrițe.

„Cum platforma noastră de construcție  poate fi basculată, putem printa pe structuri curbe cu o axă Z- cu deplasare separată. La teste, am putut procesa o gamă largă de materiale plastice. Acestea au variat de la elastomeri termoplastici la materiale plastice de înaltă performanță cu 50 de procente conținut de fibră de carbon. Aceste materiale plastice sunt materiale cu o importanță specială în industrie și nu pot fi procesate cu imprimantele 3D tradiționale.” afirmă Kausch. 

Prima imprimantă de acest fel din lume va face demonstrații în premieră la Hannover Messe 2019. Între 1 și 5 aprilie, cercetătorii de la Fraunhofer IWU vor prezenta funcționarea imprimantei lor 3D ultra rapide (Hala 2, Standul C22).

Foto 1 © Fraunhofer IWU

SEAM poate accelera fabricația aditivă a componentelor din material plastic de opt ori față de procesele convenționale. Procesul atinge o viteză de producție ultra-rapidă combinând printarea 3D cu un sistem de deplasare al mașinii-unelte.

Foto 2 © Fraunhofer IWU

Această componentă experimentală este un hibrid între o foaie de tablă CFRP (polimer armat cu fibră de carbon) și structuri printate 3D – SEAM face posibilă printarea pe componente injectate în matrițe sau pe table de metal de prima dată.

Source: Fraunhofer

Photo/video source: Fraunhofer