SLS a formowanie wtryskowe – co lepiej wybrać?

Zarówno przemysł masowy jak i detaliczny zyskały nowe możliwości rozwoju dzięki technologii druku 3D. Mnogość metod produkcji przysporzyła też wielu przedsiębiorcom nie lada bólu głowy. Bo kiedy bardziej opłaca się produkować części i elementy składowe konstrukcji za pomocą tradycyjnego formowania wtryskowego, a kiedy lepiej zdecydować się na technologię SLS?

Jeżeli chcecie dowiedzieć się o zaletach i wadach obu rozwiązań, musicie odpowiedzieć sobie w pierwszej kolejności na pytanie: jakiego dokładnie efektu oczekujecie? Wymagacie od produktu dbałości o najdrobniejsze detale, zminimalizowania czasu wytworzenia, chcecie otrzymać relatywnie niewielką ilość jednorazowo, czy też nastawiacie się na realizację podobnych zamówień w przyszłości? Jeżeli już to wiecie, warto przyswoić na początek podstawowe informacje o obu metodach. 

Formowanie wtryskowe – jak to wygląda w praktyce?

Formowanie wtryskowe to jedna z technik formowania tworzyw sztucznych. Polega ono, tak jak wskazywałoby na to już sama nazwa, na wtryskiwaniu roztopionego materiału do uprzednio przygotowanej formy. Po etapie stygnięcia odlany w ten sposób produkt (zwany na tym etapie wypraską) wyjmuje się z wtryskarki i oczyszcza poprzez odcięcie zbędnych narostów i polerowanie. W teorii wydaje się to bardzo proste, prawda? W praktyce jednak kluczowe znaczenie dla końcowej jakości produktu (a często tego, czy po prostu się on szybko nie rozleci) ma ciśnienie wtrysku oraz docisku, określana z dokładnością do granic możliwości temperatura wtrysku i stopu oraz fizyczne zużycie wtryskarki.

W chwili obecnej urządzenia tego typu są względnie niedrogie. Kluczowa jest tu umiejętność sprawnej obsługi urządzenia, a nie sama wartość urządzeń. W przypadku nieznajomości tajników produkcji może się okazać, że i bardzo drogi sprzęt wytwarza elementy kruche i łamliwe czy nawet niszczące się na etapie wyjęcia z wtryskarki.

W chwili obecnej urządzenia tego typu są względnie niedrogie. Kluczowa jest tu umiejętność sprawnej obsługi urządzenia, a nie sama wartość urządzeń. W przypadku nieznajomości tajników produkcji może się okazać, że i bardzo drogi sprzęt wytwarza elementy kruche i łamliwe czy nawet niszczące się na etapie wyjęcia z wtryskarki.

1 Wtryskarka

Zaletą formowania wtryskowego jest niewątpliwie możliwość ponownego wykorzystania raz przygotowanej formy. Tyle, że projekt przygotowany do druku 3D również można wykorzystywać wielokrotnie. Co więcej, łatwiej dokonać w nim poprawek niż w przypadku raz odlanej formy.

Przez lata formowanie wtryskowe było najtańszą metodą produkcji wielkoskalowej. I nie ma w tym niczego dziwnego; w czasach upowszechnienia tej technologii formowania tworzyw sztucznych, umożliwiała ona nawet kilkunastokrotne zmniejszenie czasu produkcji, szczególnie w stosunku do konieczności wielokrotnego wytłaczania bądź nawet manualnego tworzenia poszczególnych kształtów.

Dziś jednak (w przypadku produkcji nisko seryjnych) ta metoda produkcji zostaje wypierana przez technologię druku przestrzennego. Formowanie wtryskowe może być bardziej opłacalne przy założeniu chęci inwestycji na wejściu w sprzęt do produkcji dużej ilości, mało skomplikowanych elementów. A i to przy spadających cenach drukarek 3D  i rozwijaniu się post-processingu wydruków wcale nie jest takie oczywiste.

Na czym polega SLS? 

SLS (Selective Laser Sintering) to jedna z technik druku przestrzennego. Na początku drukarka rozprowadza na powierzchni roboczej cieniutką warstwę proszku, który następnie jest selektywnie podgrzewany za pomocą lasera. Aby nie doprowadzić do spalenia się materiał cały proces odbywa się w atmosferze ochronnego gazu, najczęściej azotu. Potem, kiedy pierwsza warstwa jest już uformowana, nakłada się więcej proszku. I tak aż do momentu uzyskania pożądanego efektu.

Znawcy tematu doskonale zdają sobie sprawę, że to pewne uproszczenie, jednak z punktu widzenia laika ta wiedza wystarczy, by zrozumieć podstawową różnicę w działaniu wtryskarek i drukarek 3D pracujących w technologii SLS. Warto jeszcze jedynie dodać, że w przypadku konieczności uzyskania produktu o nieporowatej, gładkiej powierzchni nieodzownym elementem całego procesu druku 3D jest polerowanie. Można tego dokonywać zarówno za pomocą działania prostych substancji chemicznych lub specjalistycznego sprzętu, np. polerki wibracyjnej.





2 Polerka wibracyjna
Jeżeli jednak, co jest chyba najbezpieczniejszym rozwiązaniem, nie macie w planach inwestycji we własną produkcję, a chcecie skorzystać z usług firm specjalizujących się w wyrobie poszczególnych części składowych czy to w technologii formowania wtryskowego czy SLS (albo też innego rodzaju druku przestrzennego), kluczowa będzie dla Was zapewne cena jednego elementu w przypadku konkretnego zamówienia. Podczas naszych badań zauważyliśmy, że druk 3D SLS jest opłacalny do 2000 sztuk jednego rodzaju elementów, powyżej tej liczby warto zainwestować w formę wtryskową. Koszt jednostkowy przy produkcji powyżej tej ilości robi się niższy niż w przypadku SLS. Strony internetowe są pełne porównań i statystyk mających skłonić nas do skorzystania z tej czy innej technologii. Nic jednak nie działa tak skutecznie jak proste porównanie kosztów – wstępna wycena jest najczęściej darmowa, więc w takim przypadku zawsze lepiej spędzić więcej czasu na analizie rynku niż podjąć decyzję na szybko, a potem jej żałować.

Warto skonsultować projekt z doświadczoną firmą, która poprawnie doradzi, którą technologię ostatecznie wybrać. Niektóre firmy decydują się na druk 3D pomimo większych kosztów ze względu brak dużych kosztów na wejściu projektu oraz na możliwość edycji plików na dalszym etapie produkcji. Można wypuścić produkt na rynek, przetestować go a następnie niewielkim kosztem nanieść poprawki. 

Więcej zalet niż wad w 3D

Jedną z nielicznych wad technologii SLS jest kurczliwość wydrukowanych elementów. Efekt ten w najnowszych drukarkach jest ograniczony do minimum, ważne jest jednak, aby pamiętać o tym na etapie tworzenia projektu. Jeżeli nie weźmiemy pod uwagę 2-3,5% różnicy objętości produktu całkowicie „wystudzonego”, może się okazać, że część, którą chcieliśmy wyprodukować, zwyczajnie nie pasuje. 3D Bistro ma już duże doświadczenie w tym zagadnieniu i sami dostosowujemy parametry druku tak, aby finalny element miał poprawne wymiary. W przypadku wtryskarek problem ten jest znacznie mniej istotny. Należy jednak pamiętać, że każdy choć trochę doświadczony projektant nie zapomni wziąć pod uwagę kurczliwości materiału. A zdecydowana większość firm zajmujących się wytwarzaniem elementów z tworzyw sztucznych sama zajmuje się wzięciem pod uwagę wszystkich zmiennych. W praktyce więc, jeżeli nie zamierzacie inwestować w sprzęt do własnej produkcji, o kurczliwości elementów tworzonych w technologii SLS nie musicie wcale pamiętać (chyba, że z punktu widzenia wzbogacające wiedzę o procesie realizacji Waszych zamówień ciekawostki).

Drukarki 3D są bardziej nastawione na innowacje. Koszt pozyskania proszku niezbędnego do druku w technologii 3D zapewne będzie coraz mniejszy. Powstaje również wiele nowych materiałów, które będą w stanie zaspokoić potrzeby klienta (np. materiał biobójczy). W przeciwieństwie do części zamiennych do wtryskarek. Konserwacja starych urządzeń tego typu niedługo może się okazać kosztowniejsza niż zakup sprzętu do drukowania 3D. Nawet, biorąc pod uwagę konieczność doliczenia do kosztorysu stacji do post-processingu.

3 Druk przestrzenny umożliwia uzyskanie znacznie bardziej skomplikowanych kształtów niższej cenie

Ma to też znaczenie, jeżeli nie chcecie inwestować w swój własny sprzęt, a chcecie skorzystać z usług firm specjalizujących się w wytwarzaniu elementów z tworzyw sztucznych. Rynek nieuchronnie się zmienia i nawet najlepsi specjaliści w dziedzinie formowania wtryskowego nie będą w stanie utrzymać cen przy wzrastających cenach konserwacji urządzeń. Eksperci od druku 3D mogą zaś spać spokojnie. Podobnie jak korzystający z ich usług klienci – przedsiębiorcy, którzy już teraz zdecydują się na produkcję niezbędnych elementów z tworzyw sztucznych przy użyciu technologii SLS mogą spodziewać się nie tylko spadku cen, ale też zwyczajnie korzystniejszych umów, jeżeli od dłuższego czasu współpracują z konkretnym wytwórcą. A o korzyściach płynących z zawierania długofalowych umów raczej nikogo przekonywać nie trzeba (a jeśli nawet – nie przy okazji tego artykułu).

Co wybrać – formowanie wtryskowe czy druk 3D w technologii SLS?

Podsumowując – aktualnie proces druku 3D oraz formowania wtryskowego są ze sobą komplementarne. W zależności od tego ilu potrzebujemy sztuk detalu warto rozważyć obie technologie i skonsultować się z firmą odnośnie kosztów. Jeżeli w procesie produkcji wykorzystany zostanie polerowanie lub zastosuje się umiejętnie inną z metod wykańczania (np. lakierowanie lub vapor smoothing), ostateczny efekt pod względem precyzji wykonania i gładkości będzie porównywalny z elementami z wtryskarek. I to tak naprawdę najważniejsza informacja dla tych z Was, których nie interesują tajniki produkcji przede wszystkim opłacalność konkretnego produktu – dzięki technologii w niższej cenie można uzyskać dobry  jakościowo produkt i przetestować go na rynku.




 


Geek, k16 i figurka Skywalkera, czyli co ma wspólnego druk 3D z planszówkami.