A kimagasló technológiák közül egyre nagyobb jelentőségre tesz szert az a lehetőség, hogy a 3D-nyomtatás segítségével képesek leszünk közvetlenül kész alkatrészeket gyártani. A Stratasys ezt a lehetőséget DDM-nek – direct digital manufacturing – nevezi. A közvetlen alkatrészgyártást az teszi lehetővé, hogy az FDM (fused deposition modeling, olvasztott huzallerakás) eljárással működő berendezések sokféle hőre lágyuló műanyagból képesek az adott alkatrészt felépíteni. Az egyik különleges anyag az ABS-ESD7-es, amely a nevében utal a fröccsönthető ABS alapanyagra, az EDS (electrostatic discharge) kiterjesztés pedig azt jelenti, hogy az elektrosztatikus feltöltődést képes el-, illetve levezetni.
Azokon a gyártóhelyeken, ahol például mobiltelefonokat szerelnek készre, nagyon fontos, hogy szerelés közben az operátorok ruháiban keletkező elektromos töltés ne okozzon elektromos zárlatot, és ilyen módon ne menjen tönkre a már majdnem kész telefon. Persze minden olyan helyen, ahol elektromos készülékeket szerelnek, az ott használt befogókészülékek, ülékek (angol nyelvterületen ezeket a készülékeket jignek nevezik) alapanyagával kapcsolatban ez az igény mindennapos elvárás.
Hagyományosan nehézkes a gyártás
A jig-gyártás minden cég számára alapvetően egy kényszerű gyakorlat, mert a gyártásnak azt a logisztikai részét érinti, amely nem elsősorban a késztermékre irányul, hanem az azt előállító folyamatra, illetve csak áttételesen kapcsolódik a késztermék termelékeny gyártásához. Azonban alapvetően csak egyszer kell ezeket a készülékeket, a jigeket legyártani a gyártósorhoz, illetve a gyártósor kapacitásához igazított darabszámban, és utána már csak akkor kell foglalkozni velük, ha a használat során elkopnak. Természetesen, ha az adott gyártó- vagy szerelősoron megváltozik a termék, akkor általában a szereléshez, gyártáshoz szükséges befogókészülékeket, a jigeket is módosítani kell, leggyakrabban új verziót kell gyártani.
A jigek hagyományos gyártása korábban CNC marással történt, amelynek átfutási ideje meglehetősen hosszadalmas, hiszen a megtervezett jig gyártásához előgyártmányt kellett előkészíteni, méretre vágni, esetenként új megmunkálószerszámokat, marókat kellett beszerezni, továbbá el kell készíteni a marópályákat, pontosabban a teljes CNC technológiát, ami összességében komplex és költséges folyamat. Ehhez képest, ha megtervezzük a jig 3D-s CAD-modelljét, azt közvetlenül betölthetjük például a Stratasys Fortus 400-as 3D-nyomtatónkba, és mindenféle további járulékos költség nélkül gyakorlatilag azonnal kézbe vehetjük készülékünket.
Segít a háromdimenziós nyomtatás
Az USA-ban – ahol az autógyártás kitüntetett szerepet tölt be a termékgyártás területén – a 3D-nyomtatott jigek nagyon gyorsan terjednek a logisztikai feladok megoldásánál. Az a gyakorlat, hogy az autógyár veszi meg az FDM 3D-nyomtatót, és saját maga oldja meg a számára szükséges jigek gyártását. Ez a megoldás rendkívüli rugalmasságot biztosít a termékváltásoknál a szükséges átállások gyors és költséghatékony megvalósításában anélkül, hogy a korábbi beszállítók feltételrendszereit figyelembe kellene venni.
Egyébként ma már nem csak az USA-ban, de Európában is kezd beépülni a mérnökök, logisztikusok gondolkodásába a 3D-nyomtatott jigek használata, illetve használatuk jelentős, pénzben is mérhető előnyei. Érdemes figyelembe venni, hogy az FDM eljárással kinyomtatható térbeli modelleket kiegészíthetjük a szokásos lefogószerkezetekkel, ezek felszereléséhez szükséges csavarkötések furathelyét előre kinyomtathatjuk, illetve a szükséges fémanyákat belenyomtathatjuk a készülékünk vázába.
A 3D-nyomtatással előállítható befogókészülékeket a mérőszobában is jól lehet használni. Ebben az esetben is 3D-s CAD-terv készül a mérendő alkatrész megtámasztásához, majd ennek stl fájlját töltjük be az FDM technológiát megtestesítő 3D-nyomtatónkba, és néhány óra leforgása alatt már ki is próbálhatjuk az alkatrészhez írt mérőprogramunk jóságát, használhatóságát. Ha a mérésnél egyéb, új szempontok is figyelembe akarunk venni, akkor a 3D-nyomtatás rugalmasságát kihasználva egy újabb készüléket tudunk nagyon gyorsan kinyomtatni.
Különleges területek, igények
A közvetlen gyártás – DDM – talán legkülönlegesebb felhasználási területe, amikor olyan alkatrészeket nyomtatunk 3D-ben, amelyeket közvetlenül is be lehet építeni egy-egy termékbe. Amikor ez a termék olyan szigorú minőségi igényeket tud kielégíteni, amelyeket például a repülőgépipar támaszt, akkor kezd igazán izgalmassá válni az ügy.
Az ábrán látható alkatrész, amely két elemből áll, és a két elemet a 3D-nyomtatás során egyszerre, „egyben” nyomtatták – a belső elem mozgatható! –, különlegesen kedvező tulajdonságokkal bír. A nyomtatásnál használt alapanyag az Ultem9085, amelynek szakítószilárdsága 71 MPa, rugalmassági modulusa 2500 MPa, az első lágyulási pontja 186 °C körül alakul. A fröccsönthető műszaki alapanyagok között sem találunk túl gyakran ilyen jó mechanikai paraméterekkel bíró alapanyagot.
A Varinex Zrt. több mint másfél évtizede kínál 3D-nyomtatási szolgáltatásokat különböző 3D-nyomtatási eljárások segítségével. A közelmúltban használatba vett berendezésük, az FDM eljárással működő Stratasys Fortus400-as 3D-nyomtató mindebben teljesen új megközelítést kínál.
