שימושים שונים להדפסה תלת ממדית

March 25, 2018

כאשר חושבים על הדפסה תלת ממדית הדבר הראשון שעולה למרבית האנשים זה הדפסה של חלקים לצרכי בדיקת אב-טיפוס, הדפסת משחקים וצעצועים או הדפסת גימיקים שונים.

בפועל בעזרת ניצול אופטילמי של תחום ההדפסה התלת ממדית ניתן לייצר חלקים מענינים מאוד לא רק למטרות פרוטוטייפ אלא למגוון גדול מאוד של מטרות החל מייצור סדרתי של חלקים בסדרות קטנות או בינוניות, יצירת חלקים ומנגנונים אשר מנצלים את העובדה שלא ניתן לייצר אותם בשום דרך אחרת ומגיעים לרמת יעילות גדולה מאוד ועד ייצור חלקים אשר מגיעים כתחליף מהיר וזול לחלקים מעובדים שבבית.

 

על מנת לייצר את החלק המתאים ביותר לכל מטרה יש להכיר את כל טכנולוגיות ההדפסה הנפוצות ואת החוזקות והחולשות שלהן, במאמר קודם כבר פירטתי על טכנולוגיות שונות מתחום הפלסטיק ותחום המתכת.

אני אביא כאן מספר דוגמאות מהנסיון האישי שלי ומהניסיון של שותפי לחברת טריקסל הנדסה לשימושים שונים בהדפסה תלת ממדית שלא כולם מודעים אליהים.

 

אני מתנצל שהמאמר אינו משופע בתמונות וזאת מכיוון שרוב הדוגמאות הבואות כאן הם פיתוחים שבוצעו במסגרת עבודה בחברות פרטיות ועדיין נמצאות בשימוש שותף.

 

הדפסת מתאמים למכשירי מדידה שונים, הדפסה בSLS

 

במפעל מתחום התעופה שעבדתי בו בעבר היה מגוון גדול מאוד של פרטי ייצור שונים כל חלק בעל גיאומטריה שונה ובעל דרישות שונות לבדיקת מידות קריטיות בנוסף נכנסו לעבודה חלקים רבים אם לצורך ייצור שוטף או לצורך ייצור סדרת בדיקה קטנה.

 

לכל חלק שכזה יש צורך לבנות מקבעים מתאימים לכל שלבי הייצור אם זה לצורך ביצוע פעולות עיבוד מכאני שונות או לצורך מדידת החלק מכיוון שלכל פריט יש מידות גיאומטריות שונות לא ניתן להשתמש באותם כלים עבור חלקים שונים.

לצורך מדידת החלק משתמשים במקבע עשוי מתכת אולם במקרים שבהם היה צורך לבדוק חלקים באופן מיידי ולא היה מקבע מוכן אז ייצרנו מתאם מפלסטיק מסוג ניילון (polyamide) בהדפסה תלת ממדית במדפסת SLS.

המתאם מצידו האחד התאים למקבע זמין ומצדו השני התאים למידות החלק הנבדק, באמצעות תכנון מתאים הדפסנו חורים לצורך קיבוע המתאם למקבע הבדיקה.

החומר המודפס היה חזק מאוד ועמיד מאוד, לא קיבל עיוותים גם לאחר מדידות רבות ועשה את העבודה בצורה מושלמת, בכך השגנו חיסכון גדול מאוד בזמן עבודה ובעלות של ייצור מקבע חדש ממתכת לחלק שלא בטוח שייוצר בסדרה גדולה.

 

הדפסת חלק ויציקתו, הדפסת SLS  ויציקת החלק המודפס

 

 

באותו מפעל שעבדתי בו ניתן היה ניתן להדפיס חלקים במדפסת הSLS  

 

לא רק מפסלטיק קשיח אלא גם בפולימר דמוי שעווה, פעמים רבות היה צורך בייצור חלקים שונים ממתכת.

החלק היה מודפס באמצעות פולימר דמוי שעווה ועובר סדרה של הכנות ליציקה בטכנולוגית שעווה נאבדת כך שבסוספו של תהליך לא ארוך במיוחד (ארוך יותר מהדפסת מתכת ישירה אך קצר יותר וזול הרבה יותר מייצור חלק ביציקה מ"אפס") היה מתקבל חלק מתכת.

חלקי המתכת שימשו לשימושים פנימיים במפעל החלק מחלקים גדולים וכבדים מאוד לצורך תפיסה ושינוע (דוגמא: יצירת מלקחיים מודפסים גדלוים שמסוגלים להרים כמה עשורות קילוגרמים ומתגברים על בעיות כמו חום רב של החלק שנרצה לשנע) ועד חלקים קטנים ועדינים.

יתרון משמעותי של שיטת ייצור זו על פני הדפסת מתכת הוא שאין מגבלה של גודל פיזי, אם נרצה לייצר חלק גדול יותר מזה שנכנס במדפסת ניתן להדפיס אותו במספר סגמנטים ולחברו עוד בשלב השעווה (חיבור פשוט באופן משמעותי מאשר לחבר שני חלקי מתכת).

 

 

הדפסת גוף קירור ממתכת

 

במקום עבודתי הקודם, חברת הזנק מתחום האנררגיה הירקוה בשם NCF – New CO2 Fuels, (חברה שמפתחת מערכת לפירוק של פליטת גז CO2  וממירה אותו לדלק ולמרכיבי בסיס לייצור דלקים פחממניים דוגמת אתמול ומתנול) היה צורך לבצע תהליך מסויים:

בתהליך חומם צינור בתוך תנור לכ800-900 מעלות והיתה דרישה שאזור מסויים בצינור ישמור על טמפרטורה נמוכה ככל האפשר על מנת לא להזיק לרכיבים מסויימים שנמצאו על גבי הצינור.

מגבלה נוספת היתה המידה הגיאומטרית של הצינור ושל התנור: התנור עצמו הוא תנור עומד עם גליל בעל קוטר קטן שבתוכו הונח הצינור. הבדלי המידות בין הגליל של התנור (האזור המחומם) לבין הצינור שהיה צריך לחמם היו קטנות ביותר (בסביבות 1-2 סנטימטרים).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

גוף קירור מודפסת באמצעות הדפסת מתכת (אלומיניום), בצד שמאל ניתן לראות חתך של אותו גוף קירור

 

לצורך פתרון הבעייה הדפסו באמצעות מדפסת מתכת גוף קירור עשוי אלומיניום בעל צינור ספירלי בעל קוטר זרימה אפקטיבי קטן ביותר (עקב מגבלת המקום) אולם הספירלה עצמה עברה במספר כריכות בתוך הטבעת קירור, לטבעת היתה כניסה ויציאה שחוברה למערכת קירור וסירקולציה של מים.

טבעת הקירור עבדה מעל המצופה בעוד שהטבעת עצמה ראתה טמפרטורות של 800,900 ואפילו 1000 ויותר מעלות (טמפרטורה הגבוה בהרבה  מנקודת העבודה המקסימלית של האלומיניום) נוזל הקירור בתוך הטבעת שמר על טמפרטורה נמוכה ביותר (הטמפרטורה לא עלתה על 30 מעלות) ועקב כך השגנו גרדיאנט טמפרטורה של בערך 800 מעלות צלזיום על מרחק של סנטימטרים בודדים על גבי הצינור.

פתרון שכזה היה בפתרון האידאלי, התכנון היה קצר וההדפסה מהירה ובאופן יחסי לא יקרה, לייצר חלק כזה בשיטות ייצור מסורתיות כמו עיבוד שבבי הוא קשה מאוד ומצריך מספר שיטות עבודה שישולבו במקביל כמו עיבוד שבבי וריתוך חלקים – דבר המייקר את עלות הייצור, מאריך את זמן הייצור וכן לא מבטיח איטום מלא דבר היכול לפגוע באופן חמור באפקטיביות של גוף הקירור.

 

הדפסת חלקים למכשור בדיקה מעבדתי– הדפסה בMulti Jet  ובFDM

 

טריקסל הנדסה מתמחה בייצור פתרונות לקווי ייצור, מתקני בדיקה ועוד... אחד היתרונות של ההדפסה שלנו – הדפסת Multi Jet מדוייקת ובעלת טיב פני שטח מעולה הוא הסינרגיה של חלק מודפס עם חלקים אחרים כמו חלקי מתכת מעובדים שבבית, חלקי מתכת יצוקים או חלקים קראמיים.

 מכשור מעבדתי המכיל רכיבים שהודפסו בשתי טכנולוגית הדפסה MJP וFDM

 

התבקשנו לייצר מתקן בדיקה מעבדתי עבור חברת הזנק מתחום הרפואה, במתקן בצד אחד היה מקובע לייזר שניתן לכוונו, הלייזר ירה לעבר תמיסה והקרן הוחזרה לתוך מספר רכיבים אופטים.

הדרישה היתה שמכשיר יורכב ע"ג פלטה אופטית ולכן רוב המכשיר יוצר מאלומיניום אולם באזורים מסויימים לא היו דרישות חוזק גבוהות ולכן ייצרנו מספר תומכים ומקבעים בהדפסה, הדפסה שכזו חוסכת עלות רבה בייצור מורכב באלומיניום ומאפשר גמישות רבה בתכנון.

היכן שהיתה דרישה לטיב פני שטח גבוה ודיוק רב הדפסנו חלקים במדפסת MJP והיכן שפחות היה צורך בדיוק החלקים הודפסו במדפסת FDM.

Share on Facebook
Share on Twitter
Please reload

Featured Posts

I'm busy working on my blog posts. Watch this space!

Please reload

Recent Posts
Please reload

Archive