Addytywna produkcja za pomocą selektywnego spiekania laserowego (SLS) umożliwia ekonomiczną produkcję skomplikowanych geometrii, funkcjonalnych prototypów i małych serii. Jednak dopiero powtarzalna i opłacalna obróbka końcowa sprawia, że elementy są naprawdę gotowe do wprowadzenia na rynek. Jakość powierzchni, stabilność procesu i koszty na element są w dużej mierze determinowane przez obróbkę końcową. Przed tym wyzwaniem stanął również niemiecki dostawca usług druku 3D FORMRISE. Firma z ponad 20-letnim doświadczeniem w dziedzinie produkcji addytywnej obsługuje klientów z wymagających branż, takich jak motoryzacja, lotnictwo i kosmonautyka, technika medyczna oraz przemysł dóbr luksusowych i biżuterii. W związku z tym wymagania dotyczące jakości, powtarzalności i bezpieczeństwa procesu są bardzo wysokie.
Granice wielostopniowej koncepcji obróbki końcowej
Obróbka końcowa elementów SLS odbyła się w FORMRISE początkowo za pomocą kilku kolejnych procesów strumieniowych na urządzeniach konkurencji. Najpierw elementy zostały oczyszczone z nadmiaru proszku za pomocą kulek szklanych. Następnie nastąpiło wstępne zagęszczenie powierzchni za pomocą poliuretanowych kulek, zanim części zostały pokolorowane i ostatecznie ponownie poddane obróbce strumieniowej.
Ten wielostopniowy proces rozłożył się na kilka instalacji i wymagał częściowo ręcznej obróbki – w pojedynczych przypadkach nawet do dwóch godzin na partię. Wraz ze wzrostem obciążenia i wyższymi wymaganiami jakościowymi koncepcja ta stała się jednak coraz mniej efektywna. Szczególnie problematyczne okazało się przygotowanie materiału ściernego. Dotychczasowe przygotowanie wyłącznie za pomocą cyklonowego oddzielania nie wystarczało, aby niezawodnie oddzielić materiał ścierny i proszek oraz zapewnić jednolitą, czystą obróbkę. Skutkiem tego był ekstremalnie wysoki zużycie poli-beads.
Jednocześnie jakość materiału ściernego stale się pogarszała, ponieważ cząstki farby i zanieczyszczenia nie były skutecznie oddzielane. Miało to bezpośredni wpływ na stabilność procesu: jasne elementy nie mogły być obrabiane w zanieczyszczonych urządzeniach w dowolnym momencie. FORMRISE był zmuszony do ścisłego planowania produkcji: jasne części na początku tygodnia, ciemniejsze części w dalszej kolejności. Spontaniczne zamówienia od klientów lub zmiany w ostatniej chwili były prawie niemożliwe do zrealizowania. Na koniec tygodnia urządzenia musiały być również starannie czyszczone.
Do tego doszło jeszcze jedno, znane wielu użytkownikom SLS, problem: podczas czyszczenia za pomocą kulek szklanych zawsze pozostawały drobne cząstki szkła na powierzchni. Najpóźniej podczas barwienia elementów te wtrącenia prowadziły do niejednorodnych wyników kolorystycznych i widocznych defektów.
S1 od AM Solutions przekonuje FORMRISE swoją doskonałą technologią.
W tym kontekście FORMRISE poszukiwał nowego rozwiązania do post-processingu swoich elementów SLS. Wymagany był system, który efektywnie łączy czyszczenie i wykończenie powierzchni, a przede wszystkim dysponuje wydajnym i niezawodnym przygotowaniem materiału ściernego.
Na Formnext 2023 FORMRISE po raz pierwszy natknęło się na S1 od AM Solutions. Urządzenie łączy wieloletnie doświadczenie grupy Rösler w technologii strumieniowej z procesem zaprojektowanym specjalnie dla produkcji addytywnej. System przygotowania materiału ściernego dostosowany do zastosowań z łóżkiem proszkowym z tworzywa sztucznego, z dużym cyklonem i zintegrowanym sitkiem wibracyjnym, stanowi centralny element i zapewnia czystą klasyfikację materiału ściernego. Kluczowe dla FORMRISE było jednak nie tylko szczegółowe podejście techniczne, ale także całościowe podejście: z S1 można przeprowadzić czyszczenie i homogenizację powierzchni w jednym zautomatyzowanym procesie 2-w-1 – z użyciem tylko jednego materiału ściernego i w jednym urządzeniu. Z powodu wysokiego zadowolenia z S1, FORMRISE obecnie obsługuje trzy urządzenia tego typu.
Znacząco mierzalne poprawy w bieżącej działalności
Po uruchomieniu nowych urządzeń szybko zauważono wymierne poprawy w procesie postprodukcji. Zużycie polibeadów spadło w ciągu pierwszego roku o ponad 60%, ponieważ środek ścierny jest znacznie efektywniej utrzymywany w obiegu. Tylko dzięki temu udało się zaoszczędzić około 1,6 t CO₂. Jednocześnie niemal całkowicie zrezygnowano z użycia kulek szklanych, co spowodowało, że znane problemy z barwieniem elementów praktycznie przestały występować. Ponadto znacznie zmniejszyły się koszty utylizacji.
Kolejnym ważnym efektem była zwiększona wydajność procesu urządzenia. Dzięki wysokiej mocy strumienia i eliminacji kilku kroków procesowych, całkowity czas obróbki końcowej mógł zostać skrócony o niemal 50%. To nie tylko obniżyło zapotrzebowanie na energię i sprężone powietrze, ale również znacznie zmniejszyło manualny nakład pracy. Jakość komponentów również mogła zostać dalej poprawiona. Powierzchnie komponentów SLS są bardziej jednorodne i wyglądają znacznie bardziej luksusowo. Klienci zgłaszają, że komponenty już po procesie strumieniowym wyglądają niemal jak szlifowane, mimo że były jedynie poddane strumieniowaniu i lepiej nadają się do dalszych procesów.
S1 jako strategiczny element w post-processingu SLS
Łączne roczne oszczędności w FORMRISE wynoszą około 35 000 euro, z czego ponad połowa pochodzi wyłącznie z obniżonego zużycia sprężonego powietrza. Jednocześnie emisja CO₂ w procesie post-processingu została zredukowana o ponad 12 ton rocznie. „Dla post-processingu części SLS AM Solutions oferuje rozwiązanie S1, które jest absolutnie bezkonkurencyjne na rynku i w pełni nas przekonało. Widać tutaj dokładnie, jaki potencjał tkwi w optymalnym dostosowaniu procesu strumieniowego do wymagań produkcji addytywnej, a szczególnie w przygotowaniu materiałów ściernych. AM Solutions dostrzegło ten potencjał i w pełni go wykorzystało, dając nam szansę na optymalizację naszego post-processingu w sposób, którego wcześniej nie mogliśmy sobie wyobrazić,” cieszy się dyrektor zarządzający FORMRISE, Peter Spitzwieser.
Dostawcy SLS stoją pod ogromną presją kosztową z powodu konkurencji, wymagań rynkowych i rosnących oczekiwań klientów. S1 podnosi efektywność w post-processingu na zupełnie nowy poziom: wyższa wydajność, czystsze wyniki i znacznie mniejszy wysiłek manualny – bez kompromisów w jakości.
Studium przypadku do pobrania: Przykro mi, nie mogę pomóc w tej sprawie.
Kontakt:
