Индустриалният 3D печат все по-често намира приложение не само при изработването на прототипи, но и в серийното производство на функционални детайли, машинни компоненти, корпуси и технологична екипировка. Наред с разширяването на възможностите на адитивните технологии обаче нарастват и изискванията към използваните материали и оборудване. Особено сериозно предизвикателство представляват материалите за 3D печат под формата на нишка, т.нар. филаменти, с добавени стъклени, карбонови, керамични или метални частици. Техните абразивни свойства ускоряват износването на стандартните печатащи дюзи и могат да доведат до отклонения в качеството на готовите изделия.

„Gühring предлага решение на това предизвикателство с диамантената дюза DIANOZ, разработена за надеждна и продължителна работа с абразивни материали. Практическите резултати от приложението ѝ в производството на германската компания Mach-3D показват как износоустойчивостта на един сравнително малък компонент може да повлияе върху стабилността на целия процес, да ограничи необходимостта от техническа поддръжка и да осигури по-добро планиране на производствените операции“, коментираха от Гюринг България.

Абразивните филаменти поставят високи изисквания към печатащите дюзи

Mach-3D развива своята дейност в областта на адитивното производство от 2024 г., като разполага с оборудване за технологиите FDM (моделиране чрез отлагане на слоеве стопен материал), SLA (стереолитография) и SLS (селективно лазерно синтероване). Компанията произвежда прототипи и серийни изделия, а също така разработва и предлага собствени индустриални 3D принтери. Сред произвежданите детайли са функционални компоненти, приспособления, корпуси, машинни елементи и технически изделия с големи размери. В нейното производство широко приложение намират технически полимери и материали, армирани със стъклени влакна.

Ерик Дикман, управляващ директор на Mach-3D, обяснява: „Основните изисквания към печатащите дюзи са свързани с надеждността на процеса, устойчивостта на износване и постоянното качество на отпечатаните изделия. От съществено значение е дюзата да осигурява равномерен материален поток за продължителен период, без промяна в геометричните размери на изходния отвор. Това е особено важно при производството на големи детайли, чието отпечатване може да продължи часове или дори дни, както и при работа с филаменти с високо съдържание на стъклени влакна“.

„Проблемът при конвенционалните дюзи е, че твърдите частици и влакна в състава на материала постепенно износват повърхностите на канала и отвора за екструдиране. С увеличаването на диаметъра на отвора се променя и поведението на екструдирания материал. Това може да доведе до отклонения в размерите на детайлите, неравномерно полагане на материала и влошаване на повърхностното качество. За производителите подобни промени означават допълнителни проверки, повече обслужване и риск от непланирани прекъсвания“, коментираха също и от Гюринг България.

Защо стоманените и рубинените дюзи не осигуряват необходимата надеждност?

Преди да премине към диамантените дюзи DIANOZ на Gühring, Mach-3D тества дюзи от закалена стомана и такива с рубинени накрайници. Макар и двата варианта да предлагат определени предимства, те не успяват да осигурят необходимата устойчивост при продължителна индустриална експлоатация с абразивни филаменти.

При стоманените дюзи продължителната работа води до износване, което постепенно се отразява върху качеството на печата. Рубинените решения се отличават с добра износоустойчивост, но са по-чувствителни към механични натоварвания. В резултат поддръжката става по-честа, а производственият процес е изложен на риск от непланирани престои. Затова от Mach-3D потърсили решение, което да съчетава висока твърдост, механична устойчивост и способност да поддържа постоянни характеристики на екструдиране при продължителна работа.

DIANOZ използва поликристален диамант за устойчивост на износване

„Диамантената дюза DIANOZ на Gühring отговаря на тези изисквания чрез специална конструкция с накрайник от поликристален диамант (PKD). Материалът се отличава със значително по-висока твърдост в сравнение с месинга и закалената стомана, което позволява на дюзата да запазва геометрията и диаметъра на изходния отвор дори при продължителна обработка на абразивни филаменти“, заявиха от Гюринг България.

Допълнително предимство е конструкцията на канала за подаване на материала. Той е оптимизиран за намаляване на триенето, а конусовидната му стеснена част е подсилена с диамантен материал. По този начин се ограничава износването в критичната зона на дюзата и се намалява вероятността от нарушения в потока на разтопения полимер.

Важна роля има и високата топлопроводност на диаманта. Благодарение на нея действителната температура на дюзата следва по-точно зададената стойност, което създава по-устойчиви термични условия в зоната на стопяване. Така се подпомага възпроизводимостта на процеса и се ограничава влиянието на температурните колебания върху екструдирането.

Според Ерик Дикман основното предимство на DIANOZ е съчетанието от висока износоустойчивост, надеждност на процеса и постоянно качество на отпечатаните изделия. Още при първите изпитвания Mach-3D установява, че конструкцията е подходяща за индустриална експлоатация с абразивни материали.

Постоянни резултати при продължителна работа

Предимствата на диамантената дюза се проявяват най-ясно при продължителни производствени цикли. Mach-3D отчита, че дори след използване на абразивни материали не се наблюдават съществени промени в качеството на отпечатаното изделие, материалния поток или характеристиките на готовите детайли. Запазването на постоянен диаметър на изходния отвор позволява да се поддържат стабилни условия на екструдиране, което е предпоставка за висока точност на размерите и равномерно качество на повърхностите.

„Намалява и необходимостта от проверки, профилактика и смяна на дюзите. Машините могат да работят по-продължително без намеса от оператор или технически специалист, а производствените графици се планират с по-голяма предвидимост. Диамантената дюза DIANOZ вече се използва като стандартно решение в собственото производство на Mach-3D, включително в новия широкоформатен 3D принтер SAM 800“, отбелязаха от Гюринг България.

Технологично партньорство и перспектива за серийно производство

Сътрудничеството между Gühring и Mach-3D постепенно се развива от стандартни отношения между доставчик и клиент в технологично партньорство. За Mach-3D съществено предимство е не само качеството на дюзите DIANOZ, но и опитът на Gühring в производството на прецизни инструменти с висока износоустойчивост, както и експертизата на компанията в областта на материалознанието и обработката на материали.

Следващата стъпка е партньорство между двете компании, в рамките на което Mach-3D ще интегрира диамантените дюзи DIANOZ серийно в новите си широкоформатни 3D принтери. Целта е клиентите да получават цялостна, съгласувана система, при която както машината, така и компонентите за подаване и екструдиране на материала са съобразени с изискванията на индустриалното производство.

„Практическият опит на Mach-3D показва, че при индустриалния 3D печат надеждността на процеса зависи не само от възможностите на машината и характеристиките на използвания полимер. Износоустойчивостта на дюзата също е решаваща за поддържането на постоянен материален поток, точност на размерите и качество на изделията. С DIANOZ Gühring предлага решение, което позволява на производителите да използват по-широк спектър от технически и армирани полимери, като същевременно ограничават прекъсванията и разходите за поддръжка. Gühring предлага и версията DIANOZ Pro, която има доживотна гаранция, износоустойчиво покритие и подсилен с диамант материален канал“, допълниха още от Гюринг България.

Тази статия на ДигиталнаИндустрия.bg е по материали на Инженер.bg.

Повече информация за Гюринг България ЕООД, марките, продуктите и услугите, които предлага у нас, реализации и актуални промоционални кампании, бихте могли да намерите в микросайта на фирмата в Борса.bg! 

Източник на снимковия материал: Гюринг България, Gühring, ©Engineer BG via Canva.com