{' '} {' '}
Limited time offer
SAVE % on your upgrade.

Page 31

3D tisk – možná alternativa k technologiím odlévání, t váření a obráb ění ? M. Fousová – D. Dvor sk ý – J. Kubásek – D. Vojtě ch

3D printing—a possible alternative to casting, forging and machining technologies? Received: 19.04.2016 Accepted: 29.04.2016 621.74:338.45 : 621.725:519.68 : 655.3 foundry production—rapid prototyping—3D printing

3D printing as an additive layer by layer manufacturing approach brings about many advantages into production. Our research was therefore focused on the comparison of stainless steel AISI 316L prepared by Selective Laser Melting (SLM) with a material prepared by conventional multiple-step fabrication route represented by casting, forging and machining into the final form. The aim was to demonstrate if 3D printing technology is able to substitute conventional technologies while preser ving demanded product properties. First set of measurements proved comparable microstructure and mechanical properties.

Bc. Michaela Fousová Vysoká škola chemicko -technologická v Praze | University of Chemistr y and Te c hn o l o g y, P ra g u e

Bc. Drahomír Dvorský Vysoká škola chemicko -technologická v Praze | University of Chemistr y and Te c hn o l o g y, P ra g u e

Ing. Jiří Kubásek Vysoká škola chemicko -technologická v Praze | University of Chemistr y and Te c hn o l o g y, P ra g u e

prof. Dr. Ing. Dalibor Vojtěch Vysoká škola chemicko -technologická v Praze | University of Chemistr y and Te c hn o l o g y, P ra g u e

Ú vo d 3D tisk je technologií sloužící k přípravě trojrozměrných výrobků na základě CAD modelů. Označení 3D tisk je českým ekvivalentem k anglickému rapid prototyping (RP), což značí, že se původně jednalo o technologie sloužící pro rychlou přípravu prototypů, zejména v automobilovém nebo leteckém průmyslu. Jedná se o aditivní způsob výroby, kdy je produkt zhotovován postupně vrstvu po vrstvě. V současné době se však často setkáváme i s novým označením rapid tooling, které značí, že se již nejedná o přípravu prototypů, ale finálních výrobků jako takových [1], [2], [3]. 3D tisk byl zpočátku zaměřen především na polymerní materiály. Jednalo se o metody jako stereolitografie, fused deposition modelling (FDM), multi-jet modelling (MJM) a mnohé další [4]. Dnes však existuje již několik metod aditivní technologie schopných zpracovávat i materiály kovové. Těmito metodami jsou zejména selective laser sintering (SLS) a selective laser melting (SLM) využívající laserový paprsek nebo electron beam melting (EBM) využívající paprsek elektronový. Tyto tři nejčastější výrobní techniky jsou schopné připravit trojrozměrný produkt téměř ve finální podobě přímo zpracováním kovového prášku [5]. V této práci jsme se zaměřili na charakterizaci materiálu připraveného pomocí selective laser melting (SLM), tedy selektivního laserového tavení. Schéma výrobního procesu je pro ilustraci uvedeno na obr. 1. 3D tiskárna sestává ze tří základních částí: pracovní komora, manipulační komora a zásobárna výchozího práškového materiálu. V pracovní komoře je umístěna základní deska opatřená pístem umožňujícím pohyb ve vertikálním směru. Tato deska je vyhotovena ze shodného materiálu, jako je materiál zpracovávaný. Vedlejší komora se zásobním práškem je taktéž opatřena pístem. Vždy je určena tloušťka jedné vrstvy prášku, která bude skenováním laseru selektivně tavena. O tuto vzdálenost se simultánně posune pracovní deska směrem dolů a píst s práškem naopak nahoru tak, že vytlačí potřebné množství prášku. Pomocí podavače je tento prášek rovnoměrně nahrnut na pracovní desku a začíná samotný proces výstavby produktu. Do pracovní komory opatřené ochrannou atmosférou inertního plynu (argon či dusík) je optickým vláknem přiváděn laserový paprsek. Ten je zaostřen na vrstvu prášku a začne být selektivně skenován přesně dle dat z 3D CAD modelu. 3D model je předem navržen ve finální podobě produktu a navíc je opatřen podpůrnými lešeními v místech, kde by mohlo dojít k borcení částí již vytvořeného produktu a k nežádoucím změnám tvaru. Tento model je posléze pomocí specifického počítačového softwaru rozřezán do mnoha vrstev o předem určené tloušťce (korespondující s tloušťkou vrstvy prášku). Na základě dat pro každou jednotlivou vrstvu poté 3D tiskárna řídí pohyb laseru. Existují různé skenovací strategie. Často je využívána strategie ostrůvků, kdy je celková skenovaná plocha rozdělena do několika čtvercových polí/ostrůvků, které jsou laserem skenovány v nahodilém pořadí. Tento přístup minimalizuje hromadění vnitřního pnutí ve vytvářené struktuře, jelikož nevznikají tak příkré teplotní gradienty, jako kdyby byla vrstva skenována postupně v jednom směru [6]. Při dopadu laserového paprsku na vrstvu prášku dojde v daném místě k jeho roztavení a jakmile se paprsek přesune na jiné místo, tavenina poměrně vysokou rychlostí tuhne. Tato skutečnost je potom často spojena se vznikem nerovnovážných struktur [5]. V okamžiku, kdy je takto vytvrzena již celá vrstva, posune píst pracovní desku níže, přihrne se nový prášek a celý proces se opakuje tak dlouho, dokud není produkt hotový. Ukončení výrobního procesu spočívá v přesunutí pracovní desky s vytvořeným S l é vá re ns t v í . L X I V . k v ě te n – č e r v e n 2016 . 5 – 6

173

O D B O R N É R ECEN ZOVA N É ČL Á N K Y

3D tisk – možná alternativa k technologiím odlévání, tváření a obrábění?

Profile for INA SPORT spol. s r.o.

Slevarenstvi 5-6 2016  

Slevarenstvi 5-6 2016  

Profile for inasport