Prémium minőségű fémnyomtatás a TRUMPF kínálatában

A 3D nyomtatás hazai térhódítását is elősegítheti a ditzingeni gyártó költséghatékony nyomtatócsaládja

2020. október 08., csütörtök, 06:00

Címkék: 3d fémnyomtatás 3D nyomtatás additív gyártás additív technológia fémnyomtatás ipari 3d nyomtató Trumpf

A nehezen megmunkálható anyagok, illetve a komplex alkatrész-geometriák esetében az anyagleválasztással járó hagyományos eljárások általában drágának bizonyulnak. A 3D nyomtatott alkatrészek darabköltsége ezzel szemben folyamatosan csökken. Ez – és a rövid gyártási idő – a fémnyomtatás előretörését vetíti előre, de az évekkel ezelőtt megjósolt áttörés egyelőre várat magára. Bizonyos iparágakban azonban már idehaza is megindult az átrendeződés. A fémnyomtatás hazai lehetőségeiről Molnár Zsolt, a TRUMPF Hungary Kft. lézertechnikai üzletágának vezetője és Makkos Levente, az üzletág gépértékesítő mérnöke beszélt a TechMonitornak.

Mióta gyárt a TRUMPF 3D nyomtatókat?

Molnár Zsolt: A TruPrint 3D nyomtatók fejlesztése 2005-re nyúlik vissza, abban az évben mutatták be ugyanis a cég első, már porágyat és lézerszinterezést alkalmazó, TrumaForm 2000 névre keresztelt gépét. A 2008/09-es gazdasági válság hatására a TRUMPF konszernszinten más területekre kezdett fókuszálni, és istenigazából csak 2017-ben élesztette fel újra az additív gyártóberendezések fejlesztését. A lézeres fémfúzió (Laser Metal Fusion – LMF), illetve a lézeres felrakó hegesztés (Laser Metal Deposition – LMD) eljárásokra épülő Additive Manufacturing üzletág azóta szilárdan megvetette a lábát a piacon.

Mi a TruPrint gépekben alkalmazott additív gyártási eljárás lényege?

Molnár Zsolt: A lézeres fémfúzió esetében nem hőre keményedő anyagok megmunkálásáról, hanem úgynevezett hegeszthető fémek, illetve biokompatibilis anyagok nyomtatásáról van szó. A nemesacél és a szerszámacél anyagokon kívül alumínium, valamint nikkel-, kobalt- és krómötvözetek, illetve titán alkatrészek is gyárthatók a TruPrint 2000 berendezésben, bár arra nyilvánvalóan figyelni kell, hogy az alumínium és a titán esetében már nem nitrogént, hanem argont kell védőgázként használni. A varratmentes alkatrészek a lézer termodinamikai hatására épülnek fel meghatározott geometriában. Az elkészült alkatrész mechanikai tulajdonságai a por alapanyag mechanikai tulajdonságaival egyeznek meg. A TRUMPF külön gondolt az óra- és ékszeriparra is, így a nemesfémek sincsenek kizárva a nyomtatható anyagok köréből, bár ez elsősorban tőlünk nyugatra, mindenekelőtt Svájcban merül fel valós igényként. Még nem találkoztam Magyarországon olyan vállalkozással, amely aranyat szeretett volna nyomtatni, de technikailag ez is kivitelezhető.

Milyen iparágak számára lehet releváns egy ilyen fémnyomtató?

Molnár Zsolt: Az üzletágba tartozó TruPrint termékcsalád négy géptípusból áll – a TruPrint 1000-től egészen az 5000-ig –, amik a prototípusgyártástól a nagy volumenig terjedő sorozatgyártásig minden igényt képesek lefedni, nemcsak az orvostechnikai, hanem a feldolgozóipari alkalmazásokban is. Magyarországon jelenleg három darab TruPrint 1000 berendezés üzemel, mind a három fogászati alkalmazásban, ami a jelenlegi hazai piacméretet tekintve tekintélyes piaci részesedésnek számít. Ezt a modellt kifejezetten a fogtechnikai vállalkozások számára fejlesztettük ki, és számukra valóban jelentős hozzáadott értéket képvisel. A 2000-es, 3000-es és 5000-es modellek a feldolgozóipar számára készültek, ahol a volumen és a gyorsaság terén komoly versenyelőnyt képesek biztosítani. A Powder Bed Monitoring opció a porágy felügyeletét, a Melt Pool Monitoring pedig a lézer által keltett termodinamikai folyamatok monitoringolását látja el. A szenzorok idejekorán felismerik az optimálistól eltérő értékeket, és megjelenítik a kérdéses területet. A dokumentáció akár rétegről rétegre is lekérhető.

Mi változik a gépekben a legkisebbtől a legnagyobb modell felé haladva?

Makkos Levente: A TruPrint 1000 egy darab 200 wattos fiber lézerforrást tartalmaz, ami egy plusz 200 wattot jelentő multilézerrel bővíthető, ami a gyorsaság és a hatékonyság tekintetében 80 százalékos emelkedést jelenthet. A nagyobb modellek esetében mind a lézerforrás teljesítményében, mind a munkakamra nagyságában szignifikáns növekedés látható; míg az 1000-es modell „csak” 100 × 100 × 100 mm-es dimenzióban használható, addig a 2000-es verzió 200 × 200 × 200, a 3000-es és 5000-es nagytestvérek pedig már 300 × 300 × 400 mm-es építőtérrel rendelkeznek. A nagyobb porágyméretek természetesen erősebb lézerforrással társulnak. A TruPrint 2000 ennek megfelelően már 300 wattos fiber lézerforrást tartalmaz, ami opcionálisan két lézerfejes változattá duplázható meg. A termelékenység szempontjából a nagyobb foltátmérő is jelentős tényező, így a TruPrint 1000 gép 45 mikronos sugárnyaláb-átmérője a TruPrint 2000 esetében már 55 µm-re növekszik. Ez természetesen gyorsabb gyártást tesz lehetővé. Általánosságban elmondható, hogy a TruPrint termékcsaláddal gyártott alkatrészek esetében nincs szükség különösebb utómunkálatokra. Mivel a szubsztrátlemezek úgynevezett „PreHeating” funkcióval vannak ellátva (elkerülve ezzel a munkadarabban keletkező mikrorepedések lehetőségét), csak egyfajta feszültségmentesítést (hőkezelést) kell elvégezni, hiszen a porágyból felépített termékek vagy egy szubsztrátlemezen, vagy az alátámasztó tüskéken állnak.

Hogyan változik az életünk a fémnyomtatás hatására?

Molnár Zsolt: A 3D nyomtatás esszenciája az elkészült alkatrész geometriai komplexitásában rejlik, aminek igazából csak az emberi képzelőerő szabhat határokat. A lézeres fémfúzió legnagyobb előnye éppen az ilyen alkatrészek gyártásában domborodik ki; ezek hagyományos eljárásokkal történő elkészítése ugyanis kiábrándítóan drága és hosszadalmas lenne. Az additív gyártás potenciáljának kiaknázására természetesen a tervezői gondolkodásnak is változnia kell, nem szoríthatjuk be magunkat olyan termékgeometriák közé, amelyek a hagyományos lebontó eljárásokkal könnyen megmunkálhatók voltak. De a gondolkozásmód változik is: az oktatásban és a tervezői szoftverekben már mindenhol megjelentek a 3D nyomtatásra vonatkozó opciók, az additív gyártásra vonatkozó igényt pedig az ipar általános költség- és minőségnyomása generálja.

Ahol prototípusgyártásról vagy a hagyományos eljárásokkal nem létrehozható alkatrészekről beszélünk, ott mindenképpen előtérbe kerül a 3D nyomtatás, de a légiiparban és az űriparban már a közepes és a nagy szériák esetében is hódít a technológia, hiszen itt mindennél fontosabb a minőség garantálása és az alkatrész súlyának csökkentése. Nem mellékes kérdés az sem, hogy hulladék sem keletkezik, hiszen a fel nem használt por újrahasznosítható. A poradagoló és a munkakamra zárt rendszere eleve kizárja a por oxidációját, de az oxigén koncentrációját két szenzor is felügyeli. Jó tudni, hogy a légi-, az űr- és az orvostechnikai ipar ezzel együtt csak bizonyos mértékig engedélyezi a por újrahasznosítását.

Molnár László

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Média Partnerek