I begyndelsen af 2015 begyndte en østtysk StartUp, AIM3D, at revolutionere 3D-udskrivningsverdenen ved at skabe en 3D-udskrivningsmaskine, der ville give potentialet til at blive et standardværktøj på hver arbejdsbænk. En uventet udfordring i denne søgen efter at udvikle en fleksibel og økonomisk effektiv 3D-udskrivningsmaskine var at finde en passende udbyder af et lineært ledesystem af høj kvalitet, der passer til deres behov.
Grundlæggerne af AIM3D GmbH, alle fra University of Rostock i Tysklands østkyst, havde til formål at drastisk reducere omkostningerne ved additivfremstilling af metaldele. Efter deres erfaring var den udbredte anvendelse af additivfremstilling hidtil mislykket på grund af høje omkostninger til materiale og maskine. Stadig i dag er mange 3D-printere kun plads til et enkelt materiale og er ofte afhængige af dyre materialer til udskrivning.”Det var vores ambition at skabe 'det' værktøjsmaskine fra det 21. århundrede, der har en plads i ethvert firma, ligesom en drejebænk eller fræsecenter i 19thårhundrede,"siger Robert Radon, leder af udviklingsmekatronik.
Da teamet omkring AIM3D begyndte at bygge de første prototyper af sin 3D-printer, ExAM 255, var de overbevist om, at det ville være ligetil at finde passende lineære guider til deres krav - det virkede ikke som en ekstraordinær kompleks opgave. Det viste sig imidlertid snart, at dette ikke var tilfældet”For at gøre udskrivningsprocessen så nøjagtig som muligt er det vigtigt, at de to printerhoveder er perfekt justeret, selv ved hurtige hastigheder. For at undgå stød under udskrivning skal understøttelsen af tryksengen også være konstrueret, så den er helt stabil ”, forklarer Rene Zielke, der er chef for planteudvikling.
"Eftersom mekanismen til at hæve og sænke printerhovederne er en så synlig grænseflade mellem bruger og maskine, var det vigtigt for os, at den lineære guide så ud og følte høj kvalitet,"tilføjer Zielke, der var involveret i printerens udvikling lige fra starten. Mens AIM3D-ingeniørerne havde til formål at drastisk reducere omkostningerne ved fremstilling af additiver, ønskede de ikke at gøre det ved at gå på kompromis med kvaliteten. Det var dog mere udfordrende end forventet at finde denne kombination af funktioner til en acceptabel pris. De kiggede på en række udbydere til lineære løsningsvejledningssystemer, men intet opfyldte helt deres høje krav, indtil de kom på HepcoMotion. HepcoMotion har specialiseret sig i lineære løsninger og automatiseringskomponenter af høj kvalitet, og har fejret sit 50-års jubilæum i år og har fået et ry for sine avancerede produkter, der kræver lidt vedligeholdelse og garanterer absolut præcision.
High-end engineering
Mark Völkers, salgsrepræsentant fra HepcoMotion, rådgav AIM3D-teamet om de mest passende produkter til deres anvendelse:”Der var ikke meget plads i printeren, og føringerne udsættes for betydelige belastninger under høj acceleration, mens de stadig har brug for at arbejde pålideligt og præcist. Her var Hepcos slimline-lejer og NV20-objektglas fra vores GV3-lineære styresystem den bedste løsning, ”forklarer Völkers.
HepcoMotion's slimline-lejer er direkte monteret på de to udskiftelige printerhoveder, og sammen med HepcoMotion's NV20-slides sikrer de, at printerhovedet bevæges op og ned i en hastighed på 2,5 m / s med absolut præcision. Xy-bevægelsen opnås med tre kugleskruer; to på x-aksen og en på y-aksen. Z-bevægelsen for udskriften sker via to kugleskruer. ExAm 255 bruger to printerhoveder for let at håndtere mulige materielle ændringer. Under udskrivningsprocessen løftes det andet printerhoved, der ikke bruges, konstant med 10 mm, så det ikke kolliderer med det objekt, der skal udskrives.
En vigtig fordel ved GV3-serien af lineær ekspert HepcoMotion er evnen til at justere lejerne og derfor fjerne fjende, der udvikler sig fra slid i produktets levetid."I stedet for at skulle afmontere og ændre den lineære guide og lejet, kan du blot justere vores leje, som åbenbart er meget mere tidseffektiv og lave omkostninger,"tilføjer Völkers.”Evnen til at justere og justere var ekstremt vigtig for os, da selv de mindste afvigelser i mikronområdet er uacceptable i slutproduktet,”tilføjer Zielke.
GV3's selvrensende handling var også en vigtig funktion i dette miljø, hvor snavs og snavs er en konstant tilstedeværelse. Takket være V-styrernes specifikke form skubbes konstant snavspartikler gennem bevægelsen af lejerne under udskrivningsprocessen. Denne selvrensende funktion sikrer en lang systemlevetid, selv i beskidte miljøer som udskrivningsprocessen. ”I sidste ende blev vi ganske enkelt overbevist af Hepcos produkter; både kvalitet og produktfunktioner var rigtige. Vi fandt det også meget nyttigt at få forsynet en prøve, vi kunne eksperimentere med, noget vi ikke forventede, da vi endnu ikke er en bulkkøber, ”siger Zielke og forklarer beslutningen om at bruge Hepcos GV3-system.
Indstil til at gå
Det tog to års udviklingsarbejde at afslutte ExAM255, men nu er AIM3D GmbH klar til at flytte til serieproduktion og afventer patentet på deres CEM E-1 Extruder-printhoveder. Printeren kan behandle næsten ethvert sprøjtestøbt granulat op til en diameter på 3 mm. ”Det virkelig specielle ved E-1 ekstruderen er, at kunden ikke behøver at købe dyre polymerfilamenter eller metalpulvere,” forklarer hr. Radon, der arbejdede som forskningsassistent ved universitetet, før han grundlagde virksomheden. Evnen til at bruge standardinjektionsgranulat gør processen meget billigere. Derudover kan det samme materiale bruges til prototyper og endelig fremstilling, hvilket gør overgangen fra prototype til færdigt produkt mere økonomisk og hurtigere for slutbrugeren. ”Efter min mening er vi hidtil det eneste firma, der har udviklet en så universelt anvendelig 3D-printer. Selvom der er nogle få, der arbejder med polymergranulater, tilbyder de ikke valg i materialernes rækkevidde, og dette er en unik funktion i vores system, ”forklarer Zielke.
Et bemærkelsesværdigt træk ved AIM3Ds printer er adskillelse af form og fusion under udskrivningsprocessen. Under udskrivning smeltes kun det termoplastiske bærermateriale for at give en komponent dens form. Efter dette kan komponenten omarbejdes inden den egentlige sintringsproces. Dette reducerer til gengæld værktøjs- og bearbejdningsomkostninger under efterbehandlingen. Bindematerialet fjernes derefter fra den termoplastiske bærer (i en to-trinsproces) og sintres til sidst i en ovn, hvorved det endelige produkt frembringes.
Prototyperne er blevet godt modtaget, især fra bilindustrien, hvor glasfiberfyldte plastik ofte bruges. I denne branche er marginerne lave, og der er et konstant behov for tilpasning. Her har vi en 3D-printer, der ikke længere er afhængig af sit eget økosystem, men arbejder med let tilgængelige, standardiserede materialer og værktøjer, hvilket bringer potentialet til at reducere omkostningerne ved fremstilling af additiver betydeligt. En central del af systemet, Hepcos GV3 har arbejdet godt i over et år med prototyperne, og Hepco vil forblive AIM3Ds valgte leverandør, når det kommer til lineære styresystemer.