Druk 3D w kolorze

W jaki sposób Ricoh włączył drukowanie 3D do swojej oferty i jaka przyszłość czeka tę przełomową technologię barwienia części?

Co skłoniło Ricoh do przestawienia się na drukowanie 3D?

Jako światowy lider w produkcyjnym druku 2D od 1936 roku, innowacja w technologii 3D była naturalnym kolejnym krokiem Ricoh. Początkowo weszliśmy na ten rynek dostarczając nasze głowice atramentowe producentom drukarek 3D i wykorzystując technologię w ramach grupy do własnych produktów i operacji produkcyjnych.

W 2019 roku uruchomiliśmy szereg usług wytwarzania przyrostowego, których celem jest udostępnienie druku 3D poprzez internetową platformę wycen i zamówień. Nasza misja to „więcej niż drukarka - partner”, ponieważ bardzo różnimy się od tradycyjnego biura usługowego.

Od wyjątkowego wyboru materiałów SLS (Selective Laser Sintering) i FDM (Fused Deposition Modeling) (patrz ramka z terminologią poniżej), przez certyfikowane usługi inżynieryjne dostosowane do potrzeb klienta, po pełne możliwości produkcyjne przy użyciu odpowiedniej technologii produkcji przemysłowej - bierzemy uczciwe podejście do roli druku 3D jako narzędzia produkcyjnego.

Czy widzisz wytwarzanie przyrostowe (AM) z integralnym kolorem?

Istnieją technologie, w których kolory, a nawet dopasowania Pantone są drukowane jako część składu materiału; jednakże są to zazwyczaj tylko modele reprezentacyjne. Ricoh specjalizuje się w produkcji części do zastosowań końcowych i posiada szereg technologii drukowania, które koncentrują się na materiałach inżynieryjnych o wysokiej wydajności do zastosowań końcowych. Obecnie nie zapewniają one możliwości nanoszenia koloru podczas drukowania. Jeśli klienci wymagają kolorowania części, zwykle odbywa się to w procesie końcowym, takim jak malowanie natryskowe.

Jak widzisz ewolucję modelowania pełnego koloru w rozwiązaniach AM?

Ponieważ drukowanie 3D staje się obecnie poważnym narzędziem produkcyjnym oferującym szereg materiałów do zastosowań końcowych, możliwość nakładania koloru na te części lub barwienia surowca u źródła musi ewoluować, aby umożliwić ich szerokie zastosowanie.

W przypadku formowania wtryskowego możemy zastosować dokładne odniesienia kolorystyczne podczas procesu formowania, aby dopasować się do wymagań klienta. Dzisiaj, gdy drukujemy 3D na materiałach produkcyjnych, musimy to robić za pomocą rozwiązań post-processingu, co zwiększa koszty produkcji. To sprawia, że technologia jest trudna do uzasadnienia w zastosowaniach, w których kolor jest ważny.

Formowanie wtryskowe to niezawodny i ekonomiczny sposób wytwarzania średnich i dużych ilości

Technologie istnieją tam, gdzie stosuje się kolor, ale wybór materiału jest raczej słaby. Rynek jest obecnie podzielony pod względem drukowania 3D do użytku końcowego z materiałami o wysokiej wydajności oraz drukowania 3D w przypadku modeli wizualnych o niewielkiej wydajności. Uważamy, że te dwa elementy nie powinny się wzajemnie wykluczać, a możliwość dodawania określonych kolorów, czy to na etapie surowca - lub jeszcze lepiej podczas procesu drukowania, w którym można uzyskać wielokolorowe części - jest kolejnym etapem druku 3D.

Jaki jest rozmiar i skala twojej operacji modelowania 3D?

Dział drukowania 3D Ricoh jest obecny na całym świecie - z dedykowanymi stronami w Wielkiej Brytanii, Stanach Zjednoczonych i Japonii, wszystkie specjalizujące się w różnych obszarach AM. Nasza siedziba główna w Japonii jest sercem rozwoju sprzętu 3D i 2D. Dzięki kulturze dzielenia się wiedzą w każdej witrynie i pomiędzy nimi, Ricoh nieustannie prowadzi badania i rozwija technologie przyszłości.

W ciągu ostatnich kilku lat zainwestowano ponad 1,35 miliona funtów, aby stworzyć nowoczesne centrum druku 3D w naszym zakładzie o powierzchni 50 akrów w Telford, które oferuje szereg technologii i specjalizacji dostosowanych do rynku europejskiego. Dedykowane komórki produkcyjne wyznaczają standardy kontroli procesów w kluczowych sektorach, w tym w medycynie i motoryzacji.



W tym roku dodaliśmy medyczny standard ISO 13485 do naszego zestawu certyfikatów ISO. Zapewniają one nasze możliwości w zakresie ochrony środowiska, bezpieczeństwa informacji i zarządzania jakością. Nasze portfolio sprzętu obejmuje SLS, FDM i Multi Jet Fusion oraz szereg usług technicznych i technologii back office.

Ta gama systemów zapewnia nam elastyczność w testowaniu i opracowywaniu nowych materiałów oraz tworzeniu niestandardowych komponentów i części. Obszar został zaprojektowany tak, aby obejmował wydzielone obszary produkcyjne i przetwarzania proszków, co ogranicza zanieczyszczenie i pozwala zespołowi sprostać wymaganiom i standardom kluczowych sektorów rynku.

Szczycimy się tym, że jesteśmy czymś więcej niż drukarką - nasze specjalizacje techniczne obejmują rozwiązania z zakresu post-processingu i metrologii, a także charakteryzację materiałów, wsparcie projektowe i usługi zapewnienia jakości. Wierzymy w podejście oparte na współpracy z naszymi klientami, współpracując z nimi i rozwijając nasze możliwości, aby każdy projekt AM był tak udany, jak to tylko możliwe.

Jakie jest zastosowanie drukowania 3D w marketingu wizualnym?

Druk 3D od dawna kojarzony jest z wizualnym prototypowaniem, ponieważ pozwala na ekonomiczne i szybkie wytwarzanie części, które mogą dotrzeć na stół w ciągu kilku godzin. Może być używany do wielu zastosowań marketingu wizualnego - od wyboru koncepcji po podpisanie produktu.

Nie ma obecnie innej technologii oferującej tak efektywny cykl rozwoju produktu. Zachęca to do iteracyjnego procesu projektowania, w którym tworzy się serię wizualnych prototypów w celu wyboru produktu, co byłoby całkowicie kosztowne lub czasochłonne przy tradycyjnej produkcji. Często mówi się, że życie modelu wizualnego trwa siedem sekund, zanim trafi on w ręce decydentów. Uważamy, że estetyka i funkcjonalność mogą i powinny być realizowane w jednej części, dlatego udoskonaliliśmy nasze technologie i specjalizacje, aby wziąć udział od koncepcji aż po produkcję.

Jak widzisz postęp swojej roli w produkcji części samochodowych?

Druk 3D doskonale nadaje się do zastosowań motoryzacyjnych ze względu na jego możliwości dostosowywania i zmniejszania wagi, a także właściwości materiału, w tym ognioodporność i odporność chemiczną. W Ricoh 3D już widzimy technologię ukierunkowaną specjalnie na motoryzację, a Ricoh Japan jest liderem w opracowywaniu zderzaków i komponentów na dużą skalę jako pojedynczych elementów przy użyciu FDM.

Nasz unikalny materiał polipropylenowy cieszy się również dużym zainteresowaniem w motoryzacji, dzięki swoim wyjątkowym właściwościom mechanicznym i odporności na uderzenia. Jednak ze względu na duże zapotrzebowanie przemysłu motoryzacyjnego, drukowanie 3D jest nadal w dużej mierze narzędziem do prototypowania używanym do testowania dopasowania, formy i funkcji. Istnieją pewne scenariusze, w których drukowanie 3D jest opłacalne do produkcji komponentów do użytku końcowego, które są montowane w pojeździe, ale są to zwykle małe serie, ukryte części lub wysokiej klasy pojazdy niszowe.

Przemysł motoryzacyjny zawsze był wczesnymi użytkownikami - a nawet pionierami - w zakresie innowacji produkcyjnych. Wielu producentów oryginalnego sprzętu (OEM) ma własne technologie drukowania 3D, ale w większości przypadków ogranicza się to do tego, co jest obecnie dostępne na rynku, więc przy kosztownych operacjach wewnętrznych wprowadzenie nowych technologii w miarę ich ewolucji staje się trudne.



Dzięki naszym programom rozwoju technologii, materiałów i obróbki końcowej oczekuje się, że rola biura obsługi technicznej wzrośnie tylko w branży motoryzacyjnej. Jesteśmy przekonani, że wraz z rozwojem materiałów i spadkiem cen w wyniku ich powszechnego zastosowania, będziemy coraz częściej korzystać z części drukowanych w technologii 3D w branży motoryzacyjnej, przy wzroście w obszarach takich jak rynek posprzedażowy i dostosowywanie do kluczowych rynków, takich jak pojazdy dla niepełnosprawnych.

Klienci sami tworzą ten popyt wraz ze wzrostem zapotrzebowania na niestandardowe części drukowane w 3D w pojazdach, ponieważ technologia staje się bardziej znana w mediach głównego nurtu, a młodsze pokolenia mają dostęp poprzez edukację. Stworzyło to pokolenie konsumentów, którzy szukają niszowych produktów na miarę.

Jak AM wpłynie na drukarki w przyszłości?

Każdego dnia otrzymujemy prośby od klientów, którzy chcą poznać cenę AM w odniesieniu do części, którą już wytwarzają tradycyjnymi metodami, aw krótkiej perspektywie widzimy ewolucję AM w edukacji i zrozumieniu tej technologii.



Korzyści z AM wykraczają daleko poza porównanie cen części za część do projektowania prawdziwie innowacyjnych produktów, które mogą być wytwarzane tylko przy użyciu tej technologii; korzyści dla łańcucha dostaw wynikające z czasu wprowadzenia produktu na rynek i produkcji na miejscu dzięki magazynowaniu cyfrowemu, co zmniejsza zapotrzebowanie na zapasy i magazynowanie; i prawdziwie zrównoważona produkcja przy minimalnych stratach materiału. Dopóki klienci nie zaczną rozumieć i stosować wszystkie korzyści płynące z druku 3D od początku do końca, powszechne przyjęcie i wzrost liczby części do użytku końcowego będą powolne. Widzimy, że duża część naszej roli leży w edukowaniu naszych klientów i udostępnianiu im narzędzi umożliwiających pełne wykorzystanie mocy tej transformacyjnej technologii.

W dłuższej perspektywie integracja z dobrze ugruntowanymi systemami aplikacji fabrycznych, które planują, monitorują i konserwują, jest niezbędna, aby każda technologia mogła bezproblemowo dopasować się do ekosystemów produkcyjnych i właśnie tam obserwujemy prawdziwą ewolucję technologii druku 3D.

Terminologia druku 3D

• SLS: Selektywny druk spiekania laserowego lub fuzja w złożu proszkowym jest uważany za technologię „konia roboczego” dostawców druku 3D ze względu na duże nakłady i szeroką gamę inżynieryjnych tworzyw termoplastycznych - co czyni go idealnym wyborem do produkcji seryjnej i złożonych kształtów swobodnych do zastosowań końcowych. Cienka warstwa wstępnie ogrzanego proszku polimerowego jest nakładana na platformę konstrukcyjną, która jest następnie selektywnie topiona za pomocą laserów. Następnie platforma robocza obniża się o określoną grubość warstwy, a kolejna warstwa proszku jest osadzana na łożu.
• FDM: Fused Deposition Modeling to najbardziej dostępny proces drukowania 3D. FDM konstruuje części poprzez wytłaczanie polimeru przez ogrzewaną dyszę i nakładanie stopionego materiału warstwa po warstwie. Następnie materiał nośny zmywa się detergentem w dodatkowym procesie prania.
• Formowanie wtryskowe: Proces formowania wtryskowego tradycyjnie polega na tworzeniu twardego narzędzia wykonanego ze stali. Wprowadzenie obróbki z dużą prędkością oznacza, że miękkie oprzyrządowanie z aluminium stało się również opłacalne ekonomicznie w przypadku małych i średnich ilości. Dzisiaj, dzięki poprawie dokładności maszyny i właściwości materiału, można utworzyć prototypową wkładkę 3D przy użyciu druku 3D. Narzędzia te mogą wytwarzać niewielkie ilości komponentów, które są reprezentatywne dla części końcowych.
• Multi Jet Fusion: głowica atramentowa nakłada pochłaniający ciepło atrament na powierzchnię złoża proszku w obszarach, które mają być spiekane w celu utworzenia części. Ten atrament pochłania następnie ciepło z lampy podczerwieni i szeregu grzejników wewnątrz drukarki, tworząc części wydrukowane w 3D.