Farebná 3D tlač

Ako spoločnosť Ricoh integrovala do svojej ponuky 3D tlač a čo prinesie budúcnosť tejto transformačnej technológii pri vyfarbovaní častí?

Čo spôsobilo, že sa spoločnosť Ricoh rozhodla pre 3D tlač?

Ako globálny líder v oblasti 2D tlače od roku 1936 boli inovácie v oblasti 3D technológií pre spoločnosť Ricoh prirodzeným ďalším krokom. Spočiatku sme na tento trh vstúpili dodávaním našich atramentových hláv výrobcom 3D tlačiarní a využívaním technológie v rámci skupiny pri vlastných výrobkoch a výrobných operáciách.

V roku 2019 sme spustili celý rad služieb aditívnej výroby zameraných na sprístupnenie 3D tlače prostredníctvom online platformy ponúk a objednávok. Naše poslanie je „viac ako tlačiareň - partner“, pretože sme veľmi odlišní od tradičného servisného úradu.

Od jedinečného výberu materiálov SLS (Selective Laser Sintering) a FDM (Fused Deposition Modeling) (pozri rámček terminológie nižšie) až po certifikované inžinierske služby šité na mieru potrebám zákazníka až po úplné výrobné kapacity pomocou správnej technológie priemyselnej výroby - berieme čestný prístup k úlohe 3D tlače ako výrobného nástroja.

Vidíte aditívnu výrobu (AM) s farebne zakomponovanou farbou?

Existujú technológie, kde sa ako súčasť zloženia materiálu tlačia farebné a dokonca aj zhodné farby Pantone; tieto však majú tendenciu byť iba pre reprezentačné modely. Spoločnosť Ricoh sa špecializuje na výrobu súčiastok na konečné použitie a disponuje radom tlačových technológií, ktoré sa zameriavajú na vysokovýkonné inžinierske materiály pre konečné použitie. Tie v súčasnosti neponúkajú možnosť nanášania farieb počas tlače. Ak zákazníci požadujú zafarbenie dielov, zvyčajne sa to robí následným procesom, ako je napríklad maľovanie striekaním.

Ako vidíte vývoj farebného modelovania v riešeniach AM?

Pretože sa 3D tlač stáva vážnym výrobným nástrojom, ktorý ponúka celý rad materiálov pre konečné použitie, je potrebné vyvinúť schopnosť nanášania farieb na tieto časti alebo na farbenie surovín pri zdroji, aby bolo možné ich široké použitie.

Pri vstrekovaní môžeme počas procesu formovania použiť presné farebné referencie, aby zodpovedali požiadavkám zákazníka. Dnes, keď je 3D tlač vo výrobných materiáloch kvalitná, musíme to robiť prostredníctvom riešení pre následné spracovanie, čo zvyšuje výrobné náklady. Vďaka tomu je ťažké technológiu ospravedlniť pre aplikácie, kde je dôležitá farba.

Vstrekovanie je spoľahlivý a nákladovo efektívny spôsob výroby pri stredných a vysokých objemoch

Existujú technológie, kde sa nanáša farba, ale výber materiálu býva zlý. Trh je v súčasnosti rozdelený, pokiaľ ide o 3D tlač pre konečné použitie s vysokovýkonnými materiálmi a 3D tlač pre vizuálne modely s malým výkonom. Sme presvedčení, že by sa nemali navzájom vylučovať a že možnosť pridať konkrétne farby buď vo fáze suroviny - alebo ešte lepšie počas procesu tlače, kde je možné dosiahnuť viacfarebné časti - je ďalšou fázou 3D tlače.

Aká je veľkosť a rozsah vašej operácie 3D modelovania?

Prevádzka 3D tlače spoločnosti Ricoh má globálne zastúpenie - špecializované pobočky vo Veľkej Británii, USA a Japonsku sa špecializujú na rôzne oblasti AM. Naše ústredie v Japonsku je jadrom vývoja 3D a 2D hardvéru. Vďaka kultúre zdieľania vedomostí medzi jednotlivými pracoviskami a medzi nimi spoločnosť Ricoh neustále skúma a vyvíja technológie budúcnosti.

Za posledných pár rokov sa investovalo viac ako 1,35 milióna libier do vytvorenia špičkového centra 3D tlače v našom 50-akrovom závode v Telforde, ktorý má celý rad technológií a špecializácií zameraných na európsky trh. Vyhradené výrobné bunky riadia štandardy riadenia procesov v kľúčových odvetviach vrátane lekárskeho a automobilového.



V tomto roku sme do našej sady certifikácií ISO pridali lekársku normu ISO 13485. Tieto zaisťujú naše schopnosti v oblasti životného prostredia, bezpečnosti informácií a riadenia kvality. Naše portfólio hardvéru zahŕňa SLS, FDM a Multi Jet Fusion a celý rad technických služieb a technológie back office.

Táto škála systémov nám dáva flexibilitu pri testovaní a vývoji nových materiálov a pri vytváraní neštandardných komponentov a dielov. Táto oblasť bola navrhnutá tak, aby zahŕňala vyhradené oblasti výroby a spracovania prášku, ktoré obmedzujú kontamináciu a umožňujú tímu vyhovieť požiadavkám a štandardom kľúčových sektorov trhu.

Sme hrdí na to, že sme viac ako tlačiareň - naše technické špecializácie zahŕňajú postprocesingové a metrologické riešenia, ako aj charakterizáciu materiálov, podporu dizajnu a služby zabezpečenia kvality. Veríme v prístup k spolupráci s našimi zákazníkmi, spoluprácu s nimi a rozvoj našich schopností, aby sme zaistili, že každý projekt AM bude taký úspešný, ako len môže byť.

Čo je aplikácia 3D tlače na vizuálny marketing?

3D tlač je už dlho spájaná s vizuálnymi prototypmi, pretože umožňuje nákladovo efektívnu a rýchlu výrobu dielov, ktoré sa na palubný stôl dostanú za hodiny. Môže byť použitý pre celý rad aplikácií vizuálneho marketingu - od výberu konceptu až po podpísanie produktu.

Dnes neexistuje žiadna iná technológia, ktorá by ponúkala taký efektívny vývojový cyklus produktu. To podporuje proces opakovaného návrhu, pri ktorom sa vytvára rad vizuálnych prototypov na výber produktu, čo by bolo pri tradičnej výrobe úplne neúnosné z hľadiska nákladov alebo času. Často sa hovorí, že životnosť vizuálneho modelu je sedem sekúnd, kým sa dostane do rúk osôb s rozhodovacími právomocami. Veríme, že estetiku a funkciu je možné a mali by byť realizované v jednej časti, takže sme vylepšili svoje technológie a špecializácie, aby sme sa mohli podieľať od konceptu až po výrobu.

Ako vidíte svoju rolu vo výrobe automobilových dielov?

3D tlač je pre automobilové aplikácie prirodzeným riešením vďaka svojim možnostiam prispôsobenia a ľahkej váhy, ako aj vlastnostiam materiálu vrátane retardácie horenia a chemickej odolnosti. Tu v spoločnosti Ricoh 3D už vidíme technológiu zameranú špeciálne na automobilový priemysel, pričom spoločnosť Ricoh Japan vedie vývoj nárazníkov a rozsiahlych komponentov ako samostatných kusov pomocou FDM.

Náš jedinečný polypropylénový materiál je veľmi žiadaný aj v automobilovom priemysle vďaka svojim vynikajúcim mechanickým vlastnostiam a odolnosti proti nárazu. Avšak vzhľadom na objemové nároky automobilového priemyslu je dnes 3D tlač stále veľmi prototypovým nástrojom používaným na testovanie zhody, formy a funkcie. Existuje niekoľko scenárov, keď je 3D tlač životaschopná na výrobu komponentov konečného použitia, ktoré sú namontované na vozidle, ale väčšinou ide o malé série, skryté časti alebo vozidlá vyššej kategórie.

Automobilový priemysel bol vždy prvým, kto zaviedol - dokonca priekopníkom - inovácie vo výrobe. Mnoho výrobcov originálneho vybavenia (OEM) vlastní interné technológie 3D tlače, ale vo väčšine prípadov sa obmedzujú na to, čo je dnes dostupné na trhu, takže pri nákladných interných operáciách je ťažké zavádzať nové technológie podľa ich vývoja.



S našimi programami vývoja technológií, materiálov a následného spracovania sa očakáva, že úloha kancelárie technických služieb bude rásť iba v automobilovom priemysle. Keď sa materiály rozšíria a cena sa bude rozširovať ich širokým používaním, sme si istí, že v automobilovom priemysle uvidíme čoraz viac 3D tlačených dielov konečného použitia s rastom v oblastiach ako trh s náhradnými dielmi a prispôsobenie pre kľúčové trhy, ako sú vozidlá so zdravotným postihnutím.

Samotní zákazníci vytvárajú tento dopyt s rastúcou túžbou po prispôsobených 3D tlačených dieloch na vozidlách, pretože táto technológia sa stáva známejšou prostredníctvom médií hlavného prúdu a mladšie generácie majú prístup prostredníctvom vzdelávania. Toto vytvorilo generáciu spotrebiteľov, ktorí hľadajú špeciálne výrobky na mieru.

Aký vplyv bude mať AM na tlačiarne v budúcnosti?

Každý deň máme požiadavky od zákazníkov, ktorí chcú pochopiť cenu AM časti, ktorú už vyrábajú tradičnými metódami, a z krátkodobého hľadiska vidíme vývoj AM spočívajúci vo vzdelávaní a porozumení tejto technológii.



Výhody AM siahajú oveľa ďalej ako len čiastočné porovnania cien k dizajnu skutočne inovatívnych produktov, ktoré je možné vyrobiť iba touto technológiou; výhody dodávateľského reťazca z času na uvedenie na trh a výroba na mieste prostredníctvom digitálneho skladovania, čo znižuje nároky na sklad a skladovanie; a skutočná udržateľná výroba s minimálnym odpadom materiálu. Kým zákazníci nezačnú rozumieť a využívať všetky komplexné výhody 3D tlače, potom bude rozsiahle prijatie a rast súčiastok na konečné použitie pomalý. Veľkú časť našej úlohy vidíme vo vzdelávaní našich zákazníkov a poskytovaní nástrojov na úplné využitie sily tejto transformačnej technológie.

Z dlhodobého hľadiska je integrácia spolu s osvedčenými továrenskými aplikačnými systémami, ktoré plánujú, monitorujú a udržiavajú, nevyhnutná pre to, aby každá technológia bez problémov zapadala do výrobných ekosystémov, a práve tu vidíme skutočný vývoj technológie 3D tlače.

Terminológia 3D tlače

• SLS: Selektívna laserová sintrová tlač alebo fúzia práškového lôžka sa považuje za technológiu „ťažného koňa“ poskytovateľov 3D tlače vďaka veľkému množstvu výroby a radu technických termoplastov - čo z nej robí ideálnu voľbu pre sériovú výrobu a zložité tvary vo voľnom tvare. pre aplikácie na konečné použitie. Tenká vrstva predhriateho polymérneho prášku je navrstvená na zostavovaciu plošinu, ktorá je potom selektívne roztavená lasermi. Konštrukčná plošina sa potom zníži o definovanú hrúbku vrstvy a ďalšia vrstva prášku sa nanáša cez vrstvu.
• FDM: Fused Deposition Modeling je najdostupnejším procesom 3D tlače. FDM konštruuje diely extrúziou polyméru cez vyhrievanú dýzu a nanášaním roztaveného materiálu vrstvu po vrstve. Nosný materiál sa potom umyje saponátom pomocou dodatočného pracieho procesu.
• Vstrekovanie: Proces vstrekovania tradične zahŕňa vytvorenie tvrdého nástroja vyrobeného z ocele. Zavedenie vysokorýchlostného obrábania znamená, že mäkké obrábanie hliníka sa stalo ekonomicky životaschopným aj pre malé a stredné objemy. Dnes je možné vďaka vylepšeniu presnosti stroja a vlastnostiam materiálu vytvoriť 3D prototyp vložky pomocou 3D tlače. Tieto nástroje môžu produkovať malé objemy komponentov, ktoré sú reprezentatívne pre finálne diely.
• Multi Jet Fusion: Atramentová hlava nanáša na povrch práškového lôžka atrament absorbujúci teplo v oblastiach, ktoré sa majú spekať, aby sa vytvorili diely. Tento atrament potom absorbuje teplo z infračervenej lampy a série ohrievačov vo vnútri tlačiarne a vytvára časti vytlačené 3D tlačou.