Trodecenijska revolucija u slojevima
3D štampa kao motor razvoja
Dok se automobilska industrija pokušava trkati s vremenom, Škoda Auto koristi tri decenije iskustva u aditivnoj proizvodnji kako bi mnoge složene procese koji su trajali mjesecima svela na svega nekoliko dana…
Iako se 3D štampa često doživljava kao tehnologija budućnosti, Škoda Auto ju je u svoj razvojni sektor integrisala još prije trideset godina, a od 1997. godine posjeduje specijalizovani sektor koji je direktno uticao na razvoj ove grane industrije šaljući povratne informacije samim proizvođačima štampača, kako kažu u Škodi. Današnji moderni 3D centar opremljen je sa 16 štampača – 14 industrijskih mašina i dva manja uređaja – koji rade gotovo bez prestanka, dostižući i do 7500 radnih sati godišnje po uređaju.
Svake godine se u svrhu razvoja proizvede približno 15.000 prototipova i testnih komponenti, čime se drastično ubrzava put od ideje do finalnog proizvoda uz značajno smanjenje troškova. Tehnološki skok vidljiv je i u dimenzijama štampanih „proizvoda”. Naime, dok su na počecima mogli štampati dijelove do 30 centimetara, danas u Škodi proizvode komponente dužine i do jednog metra.
Kada se uporede korijeni 3D štampanja, koje je izumio američki inženjer i fizičar Charles Hull 1984. godine (patentirano 1986. godine), i moderna primjena u industriji poput automobilske, ključna razlika leži u balansu između preciznosti i izdržljivosti. Prva razvijena tehnologija, stereolitografija (SLA), i danas se smatra zlatnim standardom za detalje jer koristi UV laser za očvršćavanje tečne smole, sloj po sloj, stvarajući površine koje su gotovo savršeno glatke i idealne za vizuelne prototipove ili medicinske modele.
Međutim, u auto-industriji SLA se dopunjuje robustnijim metodama poput FDM-a (topljenje plastične niti). Iako je SLA neprevaziđen u preciznosti, materijali dobijeni ovim putem često su krći i podložniji promjenama pod uticajem sunčeve svjetlosti i toplote.
S druge strane, FDM tehnologija, koja dominira u proizvodnji funkcionalnih komponenti, nudi znatno veću mehaničku otpornost i širi spektar industrijskih termoplastika koje mogu izdržati stvarne uslove eksploatacije na putu.
Dok SLA briljira u izradi sitnih, kompleksnih mehanizama sa tolerancijama koje su oku jedva vidljive, FDM omogućava izradu masivnih dijelova, poput branika dugih jedan metar, koji moraju biti savitljivi i čvrsti. Upravo ta sinergija, gdje se SLA koristi za vrhunsku estetiku i precizne kalupe, a FDM i Multi Jet Fusion za izdržljive, funkcionalne prototipove, omogućava da se razvojni ciklus skrati sa nekoliko mjeseci na svega par dana, uz zadržavanje potpune tehničke preciznosti u svakom koraku.
Primjena ove tehnologije omogućava samostalnu izradu prototipova koji bi inače zahtijevali skupe eksterne dobavljače ili komplikovane alate, a velika prednost je i apsolutna zaštita podataka jer tehničke informacije ne napuštaju krug fabrike, dok se upotrijebljeni modeli mogu reciklirati, kako ističu u Škodi. Dok su mali dijelovi spremni gotovo trenutno, za složene elemente poput branika potrebno je tri do pet dana, što je neuporedivo brže od standardnih rokova isporuke, uz dodatnu fleksibilnost da se svaka promjena u dizajnu primijeni trenutno.
U centru se koriste četiri različite tehnologije: FDM metoda na bazi filamenta za velike modele i aerodinamička testiranja, Multi Jet Fusion za funkcionalne dijelove sa superiornim mehaničkim svojstvima, te PolyJet i SLA tehnologije koje koriste smolu i svjetlost za izradu preciznih izložbenih modela od različitih materijala.
Tipičan asortiman obuhvata sve, od spoljašnjih spojlera i aerodinamičnih ratkapni do unutrašnjih instrument-tabli i panela vrata, dok poseban izazov predstavljaju ventilacioni kanali, koji zbog složene strukture i preciznih dimenzija zahtijevaju izradu više funkcionalnih verzija istovremeno. Iako je masovna proizvodnja putem injekcionog presovanja i dalje isplativija, podaci o komponentama koje su bez greške izdržale testove od deset hiljada kilometara dokazuju da je izrada izdržljivih serijskih dijelova pomoću 3D štampača tehnički izvodljiva, kako navode u Škodi. Još kažu da se budućnost ove tehnologije vidi u personalizaciji i izradi unikatnih dodataka po mjeri kupca, a granice se, uz konstantno praćenje razvoja materijala i brzine štampe, neprestano pomjeraju.
METODE 3D ŠTAMPANJA
FUSED DEPOSITION MODELLING (FDM)
● Koristi se filament (termoplastika kao što je ABS), koju štampač deponuje sloj po sloj kroz mlaznice tokom 3D štampanja.
● Zapremina štampe: 914 x 610 x 914 mm
● Rezolucija: 0,254–0,3302 mm
● Primjena: dijelovi za različite modele (aerodinamika, dizajn), koncepti, prototipski dijelovi
STEREOLITHOGRAPHY (SLA)
● Platforma se potopi u tečni polimer, nakon čega se laserom čiste pojedinačni slojevi polimera. Tehnologija omogućava kreiranje složenih detalja i glatkih površina. Model je potrebno oprati i naknadno očistiti laserom.
● Zapremina štampe: 336 x 200 x 300 mm
● Rezolucija: 0,02–0,1 mm
● Primjena: DEF, FKM i DKM (modeli), stilski koncepti, testni modeli
MULTI JET FUSION (MJF)
● Individualni slojevi modela se kreiraju spajanjem plastičnog praha (termoplastika) sa vezivnim sredstvom pomoću infracrvenih lampi. Prednosti ove tehnike su brzina i veoma kvalitetna površina dijelova.
● Zapremina štampe: 380 x 284 x 350 mm
● Rezolucija: 0,08 mm
● Primjena: dijelovi za razne modele (aerodinamika, dizajn), koncepti, prototipski dijelovi
POLYJET
● Model se kreira mlaznim izbacivanjem tečnog polimera, koji se poslije čisti UV svjetlom.
● Zapremina štampanja: 490 x 350 x 200 mm
● Rezolucija: 0,016 mm
● Primjena: DEF, FKM i DKM (modeli), stilski koncepti, testni modeli