Jak na 3D tisk krabiček pro elektroniku v malosériové výrobě – tipy a zkušenosti

Hovoříme-li o výrobě drobnějších komponent, u kterých velmi záleží na přesnosti a povrchové kvalitě, představují nejlepší volbu 3D tiskárny fungující na principu vytvrzování tekutého fotopolymeru. Na výběr máme mj. technologie SLA, DLP nebo LCD, které se liší zdrojem světla používaného k fotopolymerizaci. Poslední jmenovaná je jako nejmladší ze všech zatím méně rozšířená, získává však rychle na popularitě díky příznivému poměru ceny a nabízené kvality. Právě na LCD 3D tiskárně Phrozen Transform si popíšeme ukázkový příklad výroby krytu pro elektroniku, neboť s pořizovací cenou posazenou hluboko pod sto tisíc korun přináší tento stroj vysokou užitnou hodnotu, spočívající ve velkém tiskovém objemu (292 × 165 × 400 mm), vysokém rozlišení (XY – 76 μm, Z – 10 μm) a rychlosti, podpořené monochromatickým LCD panelem ve 4K.

Příprava modelu k tisku

Než přistoupíme k samotné 3D tiskárně, je potřeba optimalizovat výchozí CAD model výrobku. Aplikace jako Netfabb nebo Materialise Magics pomohou s opravami geometrie i s optimálním návrhem potřebných tiskových podpěr (s ohledem na těžiště výrobku), které jsou navíc generovány tak, aby šly snadno odlomit a zjednodušil se tak nezbytný postproces. V Materialise Magics pak lze nechat spočítat také analýzu úspěšnosti tisku a podle jejích výsledků tiskový proces v případě potřeby upravit. V této fázi je možné definovat výrobní sérii a její umístění na tiskové platformě a vše se završí „nakrájením“ (neboli „slajcováním“) modelu na tiskové vrstvy.

Technologické nuance aditivní výroby

V obslužném softwaru pro 3D tiskárnu, který je v případě Phrozen Transform přes webové rozhraní, proběhne definice detailních tiskových parametrů, jež vycházejí zejména z použitého materiálu. Zde hraje velkou roli zkušenost obsluhy získaná především praxí. Při tisku z fotocitlivých pryskyřic velmi záleží na orientaci vytvářeného výrobku během tiskového procesu. Vhodné natočení přispěje nejen k co nejlepšímu zpracování pohledových ploch, ale může být rozhodující pro samotnou úspěšnost 3D tisku jako takového. Proto se může u každého výrobku v závislosti na jeho geometrii volit jinak – nejčastěji v rozmezí 35 až 45°. Důležitá je při volbě orientace také minimalizace plochy v řezu (resp. v tiskové vrstvě) tak, aby na výrobek při vytlačování tiskové kapaliny působily co nejmenší vztlakové síly. Při malosériové výrobě oceníte homogenní kvalitu výtisků, kdy zvlášť u jednotlivých komponent pozdější sestavy velmi záleží na tvarové a rozměrové přesnosti, aby do sebe při montáži vše zapadlo, jak má. Díky optickému systému Paraled 3.0 je 3D tiskárna Phrozen Transform schopná vyrábět série dílů s minimálními rozdíly v tolerancích 50 μm (standardem jsou v této cenové hladině dosud hodnoty o řád horší). V našem ukázkovém případě bylo možno na tiskovou platformu umístit 12 krabiček a tyto vyrobit v jedné várce během zhruba tří hodin. Aby bylo dosaženo konstantních podmínek, použila obsluha vyhřívání tiskové komory, jež přispívá ke snížení viskozity tiskového materiálu. Takto lze zvlášť u hustších materiálů dosáhnout větší přesnosti vrstev, kvalitnějších povrchů a také snížit riziko tiskových chyb. Vyhřívání navíc umožňuje pracovat i s velmi odolnými materiály, které jsou žádané v průmyslu a jako takové se používají ve výrazně dražších průmyslových 3D tiskárnách.

Materiál odpovídající průmyslovým požadavkům

Pro výrobu krabiček byl zvolen materiál BASF ST 45, jenž svými vlastnostmi připomíná polypropylen, který byl upraven přidáním černého pigmentu, čímž byla ještě zlepšena jeho tisknutelnost. Využití nachází zejména v aplikacích, kde záleží na povrchových detailech a pevnosti. Je tedy přímo určen pro 3D tisk funkčních dílů, jako je tento případ.

Jednou z výhod materiálu BASF ST 45 je také jeho dobrá opracovatelnost. I díky tomu byly po vytištění povrchové úpravy výrobků velmi rychlé a zabraly dohromady pár minut. Stačilo jednoduše oddělit od modelu optimálně vygenerované podpěry a brusným papírem zrnitosti 400 přebrousit zbývající drobné nerovnosti. Ve finále byl povrch sjednocen sprejovým nástřikem černé matné barvy, po němž vyrobené díly působí dojmem, jak by nevznikly ve 3D tiskárně, ale ve vstřikovací formě.

Malosériová výroba 3D tiskem

Ve společnosti Cotu takto vyrábějí menší série dílů pro klienty z různých oborů. Díky bohaté praxi nejen se 3D tiskem, ale také v oblasti vakuového lití a povrchových úprav dokážou její specialisté zvolit tu nejvhodnější metodu pro daný účel použití. V případě, že sami poptáváte výrobní služby takového charakteru, nebo se poohlížíte po vlastní 3D tiskárně vhodné například pro výrobu přesných krytů pro elektroniku, najdete v Cotu relevantní odpovědi i produkty, jež plně vyhoví vašim potřebám.