Primjena 3D ispisivanja u različitim industrijama

Što industrija traži od ispisa

Prije nabrajanja primjena korisno je znati po čemu se one razlikuju. Četiri veličine odlučuju gotovo o svemu. Prva je veličina serije: ispis je jeftiniji od kalupa dok je komada malo, a skuplji čim ih je mnogo, jer se cijena po komadu gotovo ne smanjuje s količinom. Druga je tolerancija: FDM uređaj tipično drži nekoliko desetinki milimetra, postupci sa smolom i praškom desetinku i bolje, a sve strože traži naknadnu obradu.

Treća je svojstvo materijala: radna temperatura, čvrstoća, otpornost na kemikalije, gorivost, biokompatibilnost. Četvrta je dokaz i dokumentacija: u zrakoplovstvu i medicini nije dovoljno da dio bude dobar, nego se mora dokazati da je postupak ponovljiv, a materijal sljediv od šarže do gotovog komada.

Strojarstvo, naprave i alati

Najveći dio industrijske primjene ispisa nisu gotovi proizvodi nego pomagala kojima se proizvodi izrađuju. Naprave i stezaljke za držanje obratka tijekom obrade, mjerenja ili montaže ispisuju se u jednom ili dva komada, najčešće od PLA, PETG-a ili PA-a s punilom. Naprava koja bi se glodanjem izrađivala dva dana ispiše se preko noći, a ako se pokaže nespretnom, sljedeći se dan ispiše ispravljena inačica.

Uz naprave dolaze rezervni dijelovi koji se više ne proizvode, zaštitni poklopci, vodilice, ležajna gnijezda, nosači senzora i kućišta upravljačkih sklopova. Model N-14 koji se u ovom području koristi kao primjer upravo je takav dio: mali nosač koji se ispiše za nepuna dva sata i odmah ugradi.

Zahtjevi su umjereni. Tolerancija od dvije desetinke najčešće je dovoljna, a ondje gdje nije, dosjedno mjesto se nakon ispisa dorađuje razvrtalom ili se ugrađuje metalni umetak. Važnija je orijentacija: dio koji nosi opterećenje mora se postaviti tako da slojevi ne leže okomito na smjer vlačnog naprezanja, jer je veza između slojeva najslabije mjesto ispisanog predmeta.

Automobilska i zrakoplovna industrija

U automobilskoj industriji ispis je najprije ušao u razvoj. Prototipovi svjetala, ručica, ventilacijskih rešetki i kućišta ispisuju se u nekoliko sati, ugrađuju u vozilo i ocjenjuju prije nego što se izradi ijedan kalup. Uz to se ispisuju naprave za montažnu liniju: prihvati za robote, zaštite lakiranih ploha, šablone za lijepljenje stakala.

U serijskoj proizvodnji ispis se koristi ondje gdje je serija mala ili gdje se dio izrađuje po narudžbi: unutarnja oprema posebnih izvedbi, dijelovi za oldtimere, prilagodbe za osobe s invaliditetom. Materijali su ovdje zahtjevniji: ASA i PC zbog postojanosti na suncu i toplini, PA s staklenim vlaknima zbog čvrstoće.

Zrakoplovna industrija ide najdalje u metalnom ispisu. Postupcima taljenja praha laserom izrađuju se dijelovi od titanovih i niklovih legura kod kojih je smanjenje mase izravna ušteda goriva: nosači, spojnice, dijelovi sustava za gorivo i izmjenjivači topline s kanalima koje nijedan drugi postupak ne može napraviti. Uvjeti su strogi: svaki se komad dokumentira, prah se prati po šaržama, a dio se nakon ispisa toplinski obrađuje i pregledava rendgenom.

Medicina i stomatologija

Medicina je područje u kojem je svaki komad jedinstven, pa se ispis uklapa gotovo savršeno. Kirurške vodilice izrađuju se prema snimci pacijenta i tijekom zahvata vode svrdlo ili pilu točno onako kako je planirano. Anatomski modeli ispisuju se iz iste snimke da bi tim zahvat mogao uvježbati prije operacije. Ortoze i proteze izrađuju se prema obliku tijela, a ne prema standardnoj veličini.

U stomatologiji je ispis postao svakodnevica. Iz snimke unutarnjim skenerom ispisuju se radni modeli, udlage, privremene krunice i vodilice za usađivanje implantata, najčešće postupcima sa smolom zbog točnosti i glatke površine. Metalne konstrukcije za proteze izrađuju se taljenjem praha kobalt-kromovih legura.

Zahtjevi su ovdje najstroži. Materijal mora biti biokompatibilan i mora podnijeti sterilizaciju, a postupak mora biti dokumentiran. Nakon ispisa smolom obavezno slijedi ispiranje neočvrsnute smole i naknadno očvršćivanje svjetlom, jer neočvrsnuta smola nadražuje kožu. Za trajne ugradbene dijelove koriste se titan i legure na osnovi kobalta, gotovo uvijek uz naknadnu obradu dosjednih ploha.

Graditeljstvo, obrazovanje, kultura

U arhitekturi i graditeljstvu ispis se koristi na dvije razine. Prva su makete: iz istog modela iz kojeg se izrađuju nacrti ispisuje se prostorni prikaz zgrade ili sklopa, najčešće u mjerilu i u jednoj boji, radi provjere odnosa masa i predstavljanja naručitelju. Druga su ispisani građevinski elementi, gdje se betonska mješavina nanosi velikim portalnim uređajem sloj po sloj; postupak je još rijedak, ali se koristi za zidove složenih oblika i za oplate.

U obrazovanju je 3D ispis prije svega sredstvo za razumijevanje. Presjeci strojnih sklopova, modeli mehanizama koji se stvarno okreću, geometrijska tijela i pomagala za nastavu izrađuju se jeftino i brzo, a učenik koji je model sam projektirao i ispisao pogreške u vlastitom crtežu vidi izravno, u ruci.

U kulturi i restauraciji ispis omogućuje ono što se drugačije ne smije: rad na kopiji. Predmet se digitalizira skenerom, ispiše i na kopiji se isprobava zahvat. Nedostajući ukras na namještaju ili dijelu skulpture modelira se prema sačuvanim dijelovima, ispisuje i ugrađuje. Muzeji ispisuju i izloške namijenjene dodiru, pa i posjetitelji koji ne vide mogu razgledati zbirku.

Ključni pojmovi

Provjeri se

Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.