Działające łożysko wydrukowane w 3D

Działające łożysko wydrukowane na drukarce 3D

Jednym z głównych zastosowań druku 3D, jest konstruowanie prototypów, zarówno tych funkcjonalnych jak i prezentujących jedynie wygląd czy ergonomię kształtu. O szerokich możliwościach maszyn Stratasys, które mamy w sprzedaży możecie poczytać na naszej stronie www (np. tu). Teraz jednak chciałbym poświęcić chwilkę jednemu, konkretnemu zagadnieniu, jakim jest druk części ruchomych. Na wstępie zaznaczę, że artykuł jest skierowany do osób zaczynających swoją przygodę z drukiem 3D i „stare wygi” nie znajdą tu raczej nic dla siebie (no, może poza krótkim filmikiem poniżej 🙂 ).

Mimo, że świadomość druku 3D w Polsce stale rośnie, a wraz z nią rośnie także wiedza na ten temat, to wciąż wśród dużej liczby osób, szczególnie tych nie mających bliższej styczności z tematem, pokutuje kilka mylnych przekonań. Jednym z nich, jest brak możliwości konstuowania ruchomych elementów, w jednym procesie druku. Nic bardziej mylnego! Poniżej możecie zobaczyć model łożyska, wydrukowany w technologii PolyJet na maszynie Stratasys Objet 30.

Jak to działa?

Na początek – bardzo krótki opis działania drukarek 3D. Druk 3D jest technologią przyrostową. Oznacza to w dużym uproszczeniu, że model buduje się poprzez nakładanie na siebie kolejnych warstw materiału, aż urośnie duuży i silny :). W zależności od technologii, używane są do tego różne materiały oraz nieco inna metodologia – w FDMie materiał termoplastyczny jest topiony, nakładany przez głowicę i zastyga w gotowy model, PolyJet natomiast opiera się na materiałach fotoutwardzalnych, które zaraz po nałożeniu są naświetlane w celu utrwalenia. Ogólna zasada budowania pozostaje jednak dokładnie taka sama – przyrostowa. Wyobraźmy więc sobie abstrakcyjną sytuację, że mamy do zbudowania model w kształcie litery T (w orientacji domyślnej). Drukarka zaczyna od podstawy, a więc buduje kolumnę w górę, aż do osiągnięcia poprzeczki. I tu zaczynają się schody – jak ma położyć pierwszą warstwę? W powietrzu? Otóż nie – do tego właśnie służy nasz dzisiejszy gwóźdź programu – materiał podporowy. Ma różne właściwości w zależności od technologii, jednak zawsze robi to samo – podpiera wystające elementy modelu, tzw. nawisy. Oczywiście co bardziej uważni czytelnicy mogliby powiedzieć „ale zaraz, przecież literki T nie trzeba drukować na stojąco, można ją położyć na plecach i żadne podpory nie będą potrzebne” i oczywiście mieliby rację :). Chodziło mi o pokazanie zasady, a litera T wydała mi się bardzo dobrym przykładem z racji wyraźnych nawisów. No dobrze, ale co materiał podporowy ma wspólnego z łożyskiem kulkowym?

Materiał podporowy przy druku łożyska

Po nieco przydługim wstępie czas przejść do rzeczy. W przypadku druku łożyska, musimy tak naprawdę zbudować trzy oddzielne elementy – pierścień wewnętrzny, kulki w środku, oraz pierścień zewnętrzny (dla uproszczenia kuleczki w środku przyjąłem jako jeden element, bo ich ilość może być różna). Elementy te muszą być bardzo blisko siebie (w prawdziwym łożysku stykają się ze sobą). My jednak, jeśli wydrukujemy je tak, aby się stykały, to zamiast pracującej części uzyskamy co najwyżej figurkę łożyska, bo wszystko będzie zespolone razem. I tu właśnie główną rolę odgrywa materiał podporowy, który w procesie druku tworzy cieniutką warstewkę między kulkami oraz pierścieniami, a także między samymi kulkami. Po wydrukowaniu, materiał podporowy jest wypłukiwany w specjalnym roztworze lub wodzie (zależy od rodzaju materiału) a nam zostaje gotowy do działania, ruchomy model łożyska :). Na identycznej zasadzie można tworzyć także inne pracujące modele.

Ruchome modele, szczególnie te drukowane w techonologii PolyJet z reguły nie służą jako finalne elementy, ze względu na używane w niej żywiczne materiały. Znacznie lepsza jest do tego technologia FDM, która korzysta z termoplastycznych materiałów używanych od lat w przemyśle. Nie mniej jednak warstwy nakładane w technologii FDM są znacznie grubsze od tych którymi drukujemy w technologii PolyJet. Oznacza to że w przypadku technologii FDM luz między elementami ruchomymi musi być znacznie wiekszy. Nie zmienia to jednak faktu, że już teraz mamy możliwość szybkiego konstruowania ruchomych, pracujących prototypów, a technologia nie stoi w miejscu – kto wie co będzie za rok, pięć lub dziesięć lat :).

Więcej o poszczególnych materiałach (także podporowych) do obu technologii możecie poczytać na naszej stronie www – tutaj. Znajdziecie tam masę przydatnych i ciekawych informacji, które przy okazji rzucą więcej światła na to, co druk 3D potrafi już dziś.

Jeden komentarz

Odpowiedz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *