3D barevný tisk

Jak společnost Ricoh integrovala do své nabídky 3D tisk a co přinese budoucnost této transformační technice v barvení dílů?

Co způsobilo, že se společnost Ricoh otočila k 3D tisku?

Jako globální lídr v oblasti 2D produkčního tisku od roku 1936 byly inovace ve 3D technologii přirozeným dalším krokem společnosti Ricoh. Zpočátku jsme vstoupili na tento trh tím, že jsme dodávali naše inkoustové hlavy výrobcům 3D tiskáren a využívali technologii v rámci skupiny na našich vlastních výrobcích a výrobních operacích.

V roce 2019 jsme spustili řadu doplňkových výrobních služeb zaměřených na zpřístupnění 3D tisku prostřednictvím online nabídky a platformy objednávek. Naším posláním je „více než tiskárna - partner“, protože jsme velmi odlišní od tradiční servisní kanceláře.

Od jedinečného výběru materiálů SLS (Selective Laser Sintering) a FDM (Fused Deposition Modeling) (viz rámeček Terminologie níže) až po certifikované inženýrské služby šité na míru potřebám zákazníka, až po plné výrobní kapacity pomocí správné technologie průmyslové výroby - bereme čestný přístup k roli 3D tisku jako výrobního nástroje.

Vidíte aditivní výrobu (AM) s barvou položenou integrálně?

Existují technologie, kde se jako součást složení materiálu tisknou barevné a dokonce i Pantone zápasy; tyto však mají tendenci být pouze pro reprezentační modely. Společnost Ricoh se specializuje na výrobu dílů pro konečné použití a disponuje řadou tiskových technologií, které se zaměřují na vysoce výkonné technické materiály pro konečné použití. Ty v současné době nenabízejí možnost použít barvu během tisku. Pokud zákazníci požadují obarvení dílů, obvykle se to provádí post-procesem, jako je stříkání.

Jak vidíte vývoj barevného modelování v AM řešeních?

Jelikož se 3D tisk nyní stává seriózním výrobním nástrojem nabízejícím řadu materiálů pro konečné použití, je třeba vyvinout schopnost aplikovat barvu na tyto součásti nebo barvu surového materiálu u zdroje, aby bylo možné jeho široké použití.

Při vstřikování můžeme během procesu formování použít přesné barevné reference, aby odpovídaly požadavkům zákazníka. Dnes, když 3D tisk ve výrobních materiálech, musíme to udělat pomocí post-processing řešení, což zvyšuje výrobní náklady. Díky tomu je obtížné tuto technologii ospravedlnit pro aplikace, kde je důležitá barva.

Vstřikování je spolehlivý a nákladově efektivní způsob výroby při středních až vysokých objemech

Existují technologie, kde se aplikuje barva, ale výběr materiálu má tendenci být špatný. Trh je v současné době rozdělen, pokud jde o 3D tisk pro konečné použití s vysoce výkonnými materiály a 3D tisk pro vizuální modely s malým výkonem dílů. Věříme, že by se tyto dva neměly vzájemně vylučovat a že možnost přidat konkrétní barvy buď ve fázi suroviny - nebo ještě lépe během procesu tisku, kde lze dosáhnout vícebarevných částí - je další fází 3D tisku.

Jaká je velikost a rozsah vaší operace 3D modelování?

Provoz 3D tisku společnosti Ricoh má globální přítomnost - specializované weby ve Velké Británii, USA a Japonsku, které se specializují na různé oblasti AM. Naše ústředí v Japonsku je srdcem vývoje 3D a 2D hardwaru. S kulturou sdílení znalostí napříč a mezi jednotlivými pracovišti Ricoh neustále zkoumá a vyvíjí technologie budoucnosti.

Za posledních pár let bylo investováno více než 1,35 milionu liber do vytvoření špičkového centra 3D tisku v našem 50-akrovém závodě v Telfordu, který má řadu technologií a specializací, které uspokojují evropský trh. Vyhrazené výrobní buňky řídí standardy řízení procesů pro klíčová odvětví, včetně lékařských a automobilových.



Letos jsme do naší sady certifikátů ISO přidali lékařský standard ISO 13485. To zajišťuje naše schopnosti v oblasti životního prostředí, bezpečnosti informací a řízení kvality. Naše portfolio hardwaru zahrnuje SLS, FDM a Multi Jet Fusion a řadu technických služeb a technologie back office.

Tato řada systémů nám dává flexibilitu pro testování a vývoj nových materiálů a pro vytváření nestandardních součástí a dílů. Tato oblast byla navržena tak, aby zahrnovala vyhrazené oblasti výroby a zpracování prášku, které omezují kontaminaci a umožňují týmu vyhovět požadavkům a standardům klíčových tržních odvětví.

Jsme hrdí na to, že jsme více než jen tiskárnou - naše technické specializace zahrnují postprocesní a metrologická řešení, stejně jako charakterizaci materiálů, podporu designu a služby zajišťování kvality. Věříme ve společný přístup s našimi zákazníky, spolupráci s nimi a rozvoj našich schopností, abychom zajistili, že každý projekt AM bude tak úspěšný, jak jen může být.

Co je aplikace 3D tisku na vizuální marketing?

3D tisk je již dlouho spojován s vizuálními prototypy, protože umožňuje nákladově efektivní a rychlou výrobu dílů, které mohou dorazit na palubní stůl za několik hodin. Lze jej použít pro celou řadu vizuálních marketingových aplikací - od výběru konceptu až po odhlášení produktu.

Dnes neexistuje žádná jiná technologie, která by poskytovala tak efektivní vývojový cyklus produktu. To podporuje iterativní návrhový proces, při kterém je vytvořena řada vizuálních prototypů pro výběr produktu, což by bylo při tradiční výrobě zcela nákladné nebo časově neúnosné. Často se říká, že životnost vizuálního modelu je sedm sekund, než se dostane do rukou osob s rozhodovací pravomocí. Věříme, že estetika a funkce mohou a měly by být realizovány v jedné části, a tak jsme vylepšili naše technologie a specializace, abychom se podíleli od konceptu až po výrobu.

Jak vidíte svoji roli při výrobě automobilových dílů?

3D tisk je pro automobilové aplikace přirozeně vhodný díky jeho schopnostem přizpůsobení a odlehčení, stejně jako vlastnostem materiálu včetně zpomalení hoření a chemické odolnosti. Tady ve společnosti Ricoh 3D již vidíme technologii zaměřenou konkrétně na automobilový průmysl, přičemž společnost Ricoh Japan vede vývoj nárazníků a rozsáhlých komponentů jako jednotlivých kusů pomocí FDM.

Náš jedinečný polypropylenový materiál je také velmi žádaný v automobilovém průmyslu, a to díky jeho vynikajícím mechanickým vlastnostem a odolnosti proti nárazu. Vzhledem k objemovým nárokům automobilového průmyslu je však dnes 3D tisk stále velmi prototypovým nástrojem používaným pro testování přizpůsobení, formy a funkce. Existuje několik scénářů, kdy je 3D tisk životaschopný pro výrobu komponentů pro konečné použití, které jsou namontovány na vozidle, ale jedná se spíše o malé série, skryté části nebo špičková nika vozidla.

Automobilový průmysl byl vždy prvními uživateli - dokonce průkopníky - inovací ve výrobě. Mnoho výrobců originálního vybavení (OEM) vlastní interní technologie 3D tisku, ale ve většině případů se omezují na to, co je dnes na trhu k dispozici, takže při nákladných interních operacích je obtížné zavádět nové technologie, jak se vyvíjejí.



U našich vývojových programů technologií, materiálů a následného zpracování se očekává, že role kanceláře technických služeb poroste pouze v automobilovém sektoru. Jak se materiály vyvíjejí a cena klesá širokým přijetím, jsme si jisti, že se v automobilovém průmyslu dočkáme stále více 3D tištěných dílů pro konečné použití s růstem v oblastech, jako je trh s autopříslušenstvím a přizpůsobení pro klíčové trhy, jako jsou zdravotně postižené vozy.

Samotní zákazníci vytvářejí tuto poptávku s rostoucí touhou po přizpůsobených 3D tištěných součástech na vozidlech, protože tato technologie se stává známější prostřednictvím médií hlavního proudu a mladší generace mají přístup prostřednictvím vzdělávání. To vytvořilo generaci spotřebitelů, kteří hledají specializované produkty na míru.

Jak AM ovlivní tiskárny v budoucnu?

Každý den máme požadavky od zákazníků, kteří chtějí pochopit cenový bod AM pro část, kterou již vyrábějí tradičními metodami, a v krátkodobém horizontu vidíme vývoj AM spočívající ve vzdělávání a porozumění této technologii.



Výhody AM jdou mnohem dál než za částečné srovnání cen s designem skutečně inovativních produktů, které lze vyrábět pouze touto technologií; výhody dodavatelského řetězce z hlediska doby uvedení na trh a výroby na místě prostřednictvím digitálního skladování, což snižuje nároky na sklad a skladování; a skutečná udržitelná výroba s minimem materiálového odpadu. Dokud zákazníci nezačnou rozumět a využívat všechny end-to-end výhody 3D tisku, pak bude široké přijetí a růst koncových dílů pomalý. Vidíme, že velká část naší role spočívá ve vzdělávání našich zákazníků a poskytování nástrojů k plnému využití síly této transformační technologie.

Z dlouhodobého hlediska je integrace vedle zavedených podnikových aplikačních systémů, které plánují, monitorují a udržují, zásadní pro to, aby každá technologie bez problémů zapadala do výrobních ekosystémů, a právě zde vidíme skutečný vývoj technologie 3D tisku.

Terminologie 3D tisku

• SLS: Selektivní laserový slinovací tisk neboli fúze práškového lože je považován za „workhorse“ technologii poskytovatelů 3D tisku, a to díky velkému objemu výroby a řadě technických termoplastů - což z něj dělá ideální volbu pro sériovou výrobu a složité tvary ve volném tvaru pro aplikace pro konečné použití. Tenká vrstva předehřátého polymerního prášku se navrství přes konstrukční platformu, která se poté selektivně roztaví lasery. Sestavovací plošina se poté snižuje o definovanou tloušťku vrstvy a další vrstva prášku se nanáší přes postel.
• FDM: Fused Deposition Modeling je nejdostupnější proces 3D tisku. FDM konstruuje součásti extrudováním polymeru přes vyhřívanou trysku a nanášením roztaveného materiálu vrstvu po vrstvě. Podpůrný materiál se poté omyje detergentem pomocí dalšího promývacího procesu.
• Vstřikování: Proces vstřikování tradičně zahrnuje vytvoření tvrdého nástroje vyrobeného z oceli. Zavedení vysokorychlostního obrábění znamená, že měkké nástroje z hliníku se staly ekonomicky životaschopné i pro malé a střední objemy. Dnes, se zlepšením přesnosti stroje a vlastností materiálu, lze pomocí 3D tisku vytvořit 3D prototypovou vložku. Tyto nástroje mohou produkovat malé objemy komponent, které jsou reprezentativní pro konečné díly.
• Multi Jet Fusion: Inkoustová hlava nanáší inkoust absorbující teplo na povrch práškového lože v oblastech, které mají být slinovány, aby se vytvořily součásti. Tento inkoust poté absorbuje teplo z infračervené lampy a řady ohřívačů uvnitř tiskárny a vytváří díly vytištěné 3D.