Razpisi

Nacionalni program PHARE 2003
Ekonomska in socialna kohezija

LASERSKO SINTRANJE PLASTIČNIH PRAHOV

V začetku julija 2006 se je Center za hitro izdelavo prototipov in orodij z Izlak preselil v Hrastnik. Naša nova lokacija je Naselje Aleša Kaple 9a. Eden izmed vzrokov za selitev, je bila prostorska stiska na stari lokaciji, saj je center bogatejši za novo pridobitev, stroj za lasersko sintranje plastičnih prahov. Center smo namreč ob pomoči nepovratnih sredstev, pridobljenih na mednarodnem razpisu - Nacionalni program PHARE 2003 - Krepitev izbranih tehnoloških centrov, kjer smo sodelovali s projektom ''RTCZ kot podporno okolje spodbujanja hitrega razvoja novih proizvodov in ekološke sanacije Zasavske regije'', posodobili s strojem EOSINT P385 proizvajalca EOS iz Münchena. Omenjeni projekt ocenjen na skupno vrednost 466.813 EUR je ocenjevalna komisija Ministrstva za visoko šolstvo, znanost in tehnologijo ocenila kot primernega, ter mu dodelila donacijo Evropske skupnosti v maksimalni višini 368.739,28 EUR oz. 78,99% celotnih upravičenih stroškov projekta. Večji del pridobljenih sredstev smo namenjen ravno investiranju v opremo za izdelavo prototipov, ki za svoje delovanje uporabljajo tako imenovano slojevito tehnologijo, kamor nedvomno sodi tudi oprema EOSINT P385.

Opis postopka

Osnovni material, ki se uporablja za izdelovanje na stroju je plastični prah. Prednost stroja je v neposredni uporabi 3D CAD modela, ki se naknadno računalniško obdela in uporabi za izdelovanje izdelkov na stroju. Izdelovalni proces se odvija v predhodno greti delovni komori, kjer posnemalo plast za plastjo nanaša material, katerega računalniško krmiljen laserski žarek zatali na predhodno naneseno in zasintrano plast. Stroj je opremljen s 50W CO2 laserjem z F- theta precizno optiko.

Velikost delovne komore je 340x340x620 mm, kar je pomembno zaradi izdelave izdelkov bele tehnike, katerih standardna širina je 595 mm. V odvisnosti od debeline nanosa plastičnega prahu, ki znaša od 0.1 mm do 0.15 mm se spreminja hitrost sintranja izdelka, ki znaša od 10-25 mm/h.

Lasersko sintranje plastičnih prahov ima pred drugimi tehnologijami, ki za izdelavo plastičnih izdelkov uporabljajo smolo (SLA, PolyJet..) dve poglavitni prednosti. Prva je, da izdelek ni potrebno podpreti s podporami, saj kot podporni element služi plastični prah. Zaradi tega odpade naknadna ročna obdelava podprtih površin. Druga pa je, da optimalni izkoristek izdelovalne komore, saj lahko izdelke v komoro naložimo enega nad drugega in tako optimalno izkoristimo izdelovalni prostor in s tem povečamo produkcijo in zmanjšamo ceno izdelkov.

Materiali

Materiali, ki se uporabljajo na stroju EOSINT P385 so kompozitni materiali, ki bazirajo na polyamidu. Material s trgovsko oznako PA 2200 je polyamid PA12, ki se uporablja za izdelavo funkcionalnih prototipov in manjših seriji. Čeprav ni tako toplotno odporen kot različica ojačana s steklenimi vlakni, prenese visoke mehanske in toplotne obremenitve.

Material PA 3200 GF je polyamid PA12 s steklenimi vlakni. Primeren je za izdelavo izdelkov, ki so temperaturno zelo obremenjeni (ohišja v avtomobilski industriji) in katerih površina mora biti gladka.

Tretji material je Alumide, ki ima dodatke aluminija in je primeren za izdelavo izdelkov, ki morajo imeti kovinski videz (cilindri motorjev).

PrimePart je primeren za izdelavo modelov, funkcionalnih prototipov, končnih izdelkov, kot so nadomestni deli strojev, saj ima najboljše razmerje med mehanskimi, elastičnimi in temperaturnimi lastnostmi.

Med novejše materiale pa sodi PA2210 FR, ki je negorljiv, razreda V0 po UL94, in je primeren za uporabo v avtomobilski in letalski industriji za končne izdelke. Material že uporabljajo v podjetju AIRBUS za izdelavo nekaterih končnih izdelkov, ki so vgrajeni v najnovejše letalo AIRBUS 380.

CarbonMide je prav tako material novejše generacije na osnovi Polyamida, z dodanimi karbonskimi vlakni. Njegove značilnosti so velika trdota in zelo majhna specifična teža. Uporabljajo ga za izdelavo delov v motociklizmu in F1 (Toyota, Williams, Jaguar).

Materiala, ki se uporabljata za izdelavo pramodelov za litje in jeder za investment casting sta na osnovi Polystyrena. PS 2500 se uporablja za izdelavo jeder pri litju v mavec in vakuumskem litju, iz PrimeCasta pa se izdelujejo jedra za litje v keramične kalupe.

Povzetek

Uporabnost stroja za lasersko sintranje plastičnih prahov se kaže na različnih področjih uporabe:

- hitro izdelavo funkcionalnih modelov,

- hitro izdelavo protoipov (RP),

- hitro proizvodnjo plastičnih izdelkov (RM),

- vizualno pomoč inženirjem,

- v arhitekturi, (predstavitveni modeli),

- prikaze ustreznosti posameznih sestavov,

- ergonomske študije,

- izdelavo pramodelov za vakuumsko litje,

- izdelavo modelov kalupov za litje z izgubljenim jedrom (investment casting),

v različnih industrijskih panogah:

- elektronska in splošna poraba,

- avtomobilska industrija,

- motociklistična,

- bela tehnika,

- letalska,

- arhitektura in design,

- vojaška,

- medicina,

- drugo.

Z razvojem sodobnih strojev in novih materialov trendi v industriji, vse bolj prehajajo iz tehnologije Rapid Prototypinga v Rapid manufacturing. Primer za to so letalska, aeronavtična industrija, Formula 1, kjer serije izdelkov niso velike, se vse bolj poslužujejo neposredne izdelave izdelkov, ki jih nato vgrajuje v sklope vozil. Ker so zgoraj omenjene industrije gonilo in osnova ostalemu industrijskemu razvoju menimo, da se bo ta način hitre izdelave izdelkov v prihodnosti utrdil tudi v našem prostoru.

Ta dokument je bil pripravljen ob finančni pomoči Evropske unije. Za vsebino tega dokumenta je izključno odgovorno podjetje RTCZ d.o.o. in zanj v nobenem primeru ne velja, da odraža stališče Evropske unije. Povezava: http://ec.europa.eu/comm/europeaid/projects/index_en.htm

Hrastnik, september 2006