Rapid prototípusgyártás – 3D nyomtatással

A 3D nyomtatás alkalmazásának egyik leggyakoribb területe az ipari termék- és formatervezés, melynek során a sorozatgyártást megelőzően, a szerszámkészítés előtt már szükség van tesztelhető prototípusokra. A 3D nyomtató alkalmazásáról szóló bejegyzésben már említettem, hogy a 3D nyomtatás legnagyobb előnye, hogy töredékére csökkenti a termék tervezésének, fejlesztésének és tesztelésének időtartamát.

A 3D nyomtatás alkalmazása a műanyagiparban jelentősen felgyorsította a termékfejlesztési folyamatokat, lerövidültek/felgyorsultak a folyamatok az idő, a tervezés és a gyártás között. Additív rapid prototípusgyártással elkészíthetünk egy tökéletesen funkcionális prototípust anélkül, hogy szerszámot készítettünk volna, a rétegről rétegre történő 3D nyomtatási eljárásnak köszönhetően; sőt ami a legjobb: elkészíthetünk 2 vagy akár 10 különböző változatot is ugyanakkora gyártási költséggel; a 3D nyomtatás ára ugyanis csak a felhasznált anyag és a gépidő függvénye, a 3D nyomtatónak mindegy, milyen alakzatot készít el meghatározott idő alatt adott mennyiségű műanyagból. Ennek fényében azok a tervezők, akik nem használják ki a 3D nyomtatás nyújtotta előnyöket, hátrányba kerülnek versenytársaikkal szemben, hiszen a 3D nyomtatáson kívül semilyen korábbi prototípusgyártási eljárással nem lehet ilyen gyorsan ilyen sok tervből prototípust készíteni. Korábban a prototípusokat is gyakran fröccsöntéssel készítették (jóval nagyobb költségek árán és sokkal több idő alatt), igaz, acélszerszámok helyett olcsóbb, aluminium ill. szilikon formát (proto-szerszám) használtak a fröccsöntéshez.

© parametric | art

© parametric | art

 

Nem véletlen tehát, hogy már a végzős designer hallgatók is előszeretettel veszik igénybe a 3D nyomtatást terveik megvalósítására, egy autó karosszériáját is sokkal egyszerűbb 3D nyomtatással elkészíteni, mint például clay-ből megformázni; nem is beszélve arról, hogy a tervezés is digitális eszközökkel folyik (3D-s CAD szoftverekkel), így sokkal pontosabb és jobb minőségű a végeredmény, ha a gyártás is digitális módon, akár egy asztali 3D nyomtató segítségével történik.

© parametric | art

© parametric | art

 

A mai bejegyzésben néhány 3D nyomtatott prototípust szeretnék bemutatni, mindegyiketa parametric | art asztali 3D nyomtatóján készült, esetenként 70 mikronos rétegvastagsággal.

Legelső 3D nyomtatott műanyag alkatrészem, ami ugyan nem prototípus, hanem pótalkatrész, egy bluetooth headset csipesz az mw 600-as sunyierikszon kütyühöz. Email-en keresett meg a megrendelő, a GrabCAD-ről letöltötte a pótalkatrészhez tartozó 3D tervfájlt, majd erre kért árajánlatot. Kicsit utánanéztem az alkatrésznek, úgy tűnik típushiba lehet, ugyanis elég sok embernek ugyanez a panasza, az amúgy hibátlan hangminőségű füles a csipesze nélkül használhatatlan, jóllehet nem olcsó szerkezetről van szó. Pótalkatrészt egyedül egy svéd cég kínál 10 dollár körüli áron, ami nemzetközi postázással, vámmal és forgalmi adóval már nem csak, hogy egy új headset, de egy új telefon árával is felérhet. A 3D nyomtatás költsége azonban ennél az alkatrésznél még a legjobb felbontásban is csak 2000 Ft-ba kerültek a felhasznált PLA bio-műanyag és a nyomtatási idő alapján, ez pedig még a 10 dolláros áron alul van.

 

Tehát beigazolódott: egyrészt a felturbózott asztali 3D nyomtatóm 70 mikronos felbontása már kicsi és aprólékos alkatrészek 3D nyomtatással történő gyártására is elegendő, valamint, hogy a 3D nyomtatás műanyag pótalkatrészek gyártására sokkal jobb és olcsóbb megoldás, mint az utánrendelés. Hadd magyarázzam el: normális esetben, ha szükségünk van egy ilyen műanyag alkatrészre, azt az eredeti gyárban, általában Kínában fröccsöntéssel (ha még megvan a szerszám) legyártják (nem egyet, hanem kb 10 ezret), és mivel kész szerszámmal a fröccsöntés nagyon olcsó, a pár ezer forintos árba belefér az is, hogy áthajóztatják az óceánon közben sok kőolajat elégetve, ráadásul hetekig is eltart, mire egy megrendelés megérkezik. Ezzel szemben, ha a készülékgyártó support-oldaláról le tudnám tölteni az alkatrész 3D-modelljét (mondjuk 1 Euro körüli összegért), és a modellt otthon az asztali 3D nyomtatómon vagy a legközelebbi 3D nyomtató szalonban vagy 3D Print Shop-ban kinyomtathatom, a végösszeg körülbelül ugyanannyira jön ki, mint a fröccsöntéssel utángyártás esetén, azonban 1., nem szennyeztük a környezetet több gallon üzemanyag elégetésével a tengeri és szárazföldi szállítás során; 2., akár még aznap a kezünkben lehet a hiányzó pótalkatrész, amely készülhet biológiailag lebomló, környezetbarát PLA műanyagból is.

 

Az előző darabhoz hasonlóan, műanyag pótalkatrésznek 3D nyomtatása a témája a következő képeknek is, itt egy korábbi fém alkatrész modellje készült el egy asztali 3D nyomtatóval 0.07 mm-es rétegvastagsággal. A tárgyak felülete még nem kapott utókezelést, így kerültek ki a Replicator 2 – ből. Fizikai tesztelésre már érdemesebb lenne 100%-os kitöltéssel generálni a G-Code-ot a 3D nyomtatáshoz, ez viszont csak egy próba volt 15%-os, méhsejt-szerű kitöltéssel.

 

Hallgatói munkákhoz is készültek prezentációs 3D modellek 3D nyomtatással, a bonyolultabb, íveltebb formákata rétegről rétegre történő additív gyártási eljárással lehet a legkönnyebben megvalósítani. A gép szerszámsebességét változtatva olyan alakzatokat és formákat is ki lehet nyomtatni támaszanyag nélkül, amelyet a saját szoftver nem engedne Slice-olni vagy automatikusan támaszanyagot építene be. Ezt elkerülendő, néha célszerűbb a modellt úgy alakítani, forgatni, esetleg feldarabolni, hogy minél kevesebb (lehetőleg semennyi) támaszt kelljen beépíteni. Az ugyanis felesleges anyag (és akkor máris nem teljesen additív eljárásról beszélünk, hanem egyfajta kevert, additív és szubtraktív elemek kombinációjából létrejött 3D nyomtatásról), másrészt meg baromi idegtépő meló a támaszanyagot utólag tökéletesen eltávolítani a kinyomtatott 3D tárgyról. A képeken látható szék két darabból készült: a lábak és a test külön kerültek kinyomtatásra, majd utána összeillesztésre. Egyben nyomtatva körülbelül kétszer anyi támaszanyagot felhasznált volna a lábak miatt, mint amennyit a modell 3D nyomtatása igényelt volna.

 

A következő képek is egy hallgatói diplomatervhez készültek, a 4 darab felni egy autó 1:10 méretarányú modelljéhez készült, mindenféle támaszanyag nélkül, 270 mikronos (0.27mm)-es felbontásban. Még ebben a durvább felbontásban is képes volt a felniken a részleteket is kinyomtatni, az abroncsnak pedig csak a fele készült el 3D nyomtatással mivel a arról meg levehető az öntéshez a forma. Természetesen a mintavételhez már jobb minőségű 3D nyomatra van szükség, az abroncs már 0.1 mm-es rétegvastagsággal készült.

 

Az alábbi képen Dizingof tervét, az iHorn-t nyomtattam ki feketéből és fehérből is; ez egy akusztikus kihangosító iPhone-hoz, ami tényleg működik (na nem éppen high-end minőségben) és nem utolsó sorban parametrikus hatszögekkel van díszítve (ez viszont egyértelműen az akusztikát gyengíti), amitől díszes kiegészítője lehet akár egy éjjeliszekrénynek (például beépített, szabályozható LED világítással).

© designed by Dizingof 3D printed by parametric | art

© designed by Dizingof
3D printed by parametric | art

 

Az iPhone vonalon továbbmenve rengeteg egyedi, parametrikus illetve mozgó alkatrészes telefontok prototípusát készítettem már el (egy részüket én terveztem), ha végre meglesz a webshop, ezeket rendelni is lehet majd különböző színekben illetve egyedi mintákkal. Íme néhány kép ízelítőnek:

Ehhez a diavetítéshez JavaScript szükséges.

 

Remélem a mai posztból kiderült, hogy a 3D nyomtatás nem csak egyedi design tárgyak létrehozására alkalmas, hanem az iparban, a termék- és formatervezésben betöltött szerepének hála magát a termékfejlesztést is gyorsabbá, jobbá teheti, ezáltal a 3D nyomtatás segítségével jobb tárgyak kerülhetnek ki a tervezőmérnökök kezei közül, sokkal gyorsabban kapnak vissza információt egy esetleges változatásról. Ami meglepő, hogy az én kis asztali 3D nyomtatóm is képes ipari minőségű, pontos és alakhelyes prototípus létrehozására, igaz, nem az PolyJet vagy SLS gépek gépek 20 mikornos felbontásában, de a 0.07 mm-es felbontás (70 mikron) a legtöbb esetben elégnek bizonyul). De csak hogy ne a levegőbe beszéljek: Rimóczi Péter (Varinex) jóvoltából a nemrégiben lezajlott 3D nyomtatás csúcseseményen a Design Terminal-ban a mostani poszt elején bemutatott headset csipeszt elkészíthettük egy méregdrága, lézeres SLS nyomtatóval és egy fotopolimerrel dolgozó, szintén nagyfelbontású 3D nyomtatón, az alábbi képeken ezek a változatok látszanak összehasonlítva az én asztali 3D nyomtatómmal készült változattal.

Azért a különbség látható, azonban az én kis felpiszkált gépem is megközelíti a többtízmillió forintos gépek minőségét. Egy ilyen apró darabon – ami alig 3 és fél centi hosszú, és mégis több apró részletet tartalmaz -, igazán jól le lehet mérni a különböző felbontások és gépek közötti különbséget. A MakerBot hardware-e pedig (egy kis hack-eléssel) sokkal többet tud mint a default-ként beállított és a saját szoftver által támogatott 200 mikronos felbontás.

Amennyiben Te is szeretnél egy prototípust konyomtatni 3D-s tervfájlodból, az alábbi oldalon a szövegmezőt kitöltve kérhetsz 3D nyomtatásra árajánlatot.

Reklámok

About bonooobong

parametric | architecture

7 comments

  1. Visszajelzés: Plastik-Ersatzteile einfach selber 3D-drucken | 3dfizz - die Gemeinschaft um 3D Drucken

  2. Visszajelzés: 3D nyomtatás különböző technológiákkal I. – az FDM eljárás | 3D Fizz – A 3D nyomtatás világa

  3. Visszajelzés: A zene és a 3D nyomtatás – 3D nyomtatott hangszerek | parametric | art

  4. Visszajelzés: 3D nyomtatás különböző technológiákkal II. – az SLS eljárás | 3D Fizz – A 3D nyomtatás világa

  5. Visszajelzés: Egyedi generatív ékszerek 3D nyomtatással | parametric | art

  6. Visszajelzés: 3D nyomtatás a Construma-n | parametric | art

  7. Visszajelzés: Flow 3D nyomtatott generatív lámpa | parametric | art

Vélemény, hozzászólás?

Adatok megadása vagy bejelentkezés valamelyik ikonnal:

WordPress.com Logo

Hozzászólhat a WordPress.com felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Twitter kép

Hozzászólhat a Twitter felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Facebook kép

Hozzászólhat a Facebook felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Google+ kép

Hozzászólhat a Google+ felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Kapcsolódás: %s

%d blogger ezt kedveli: