Idea i Inicjatywa Startupu HUGUP

Artykuł Drukowanie 3D na tekstyliach pochodzi z serwisu Omni3D.

Artykuł Wykorzystanie Druku 3D w Bezdotykowych Suszarkach Samochodowych firmy AIRFUKA pochodzi z serwisu Omni3D.

Cel projektu

Artykuł Współpraca Omni3D z Lotniczą Akademią Wojskową w Dęblinie pochodzi z serwisu Omni3D.

Zwiększone oczekiwania klientów w zakresie urządzeń pomiarowych i bardziej restrykcyjne normy środowiskowe skłoniły firmę do podjęcia wyzwania ograniczenia hałasu generowanego przez objętościowe urządzenia pomiarowe – gazomierze rotorowe. Ponadto wymagane było nieszablonowe rozwiązanie, które pozwoliłoby na uzyskanie ochrony patentowej i umożliwiłoby pozyskanie nowych rynków.

Do realizacji przedsięwzięcia, ze względu na dużą liczbę testów, konieczne stało się znalezienie nowej technologii, która pozwoliłaby na niskokosztowe wykonanie skomplikowanych prototypów o wysokiej dokładności wymiarowej <0,1 mm. Tradycyjne metody okazały się zbyt kosztowne i nie oferowały zadowalających dla firmy efektów. Cykloidalny profil zewnętrzny był niezwykle trudny do wykonania na obrabiarce, a ażurowa struktura wewnętrzna w kształcie plastra miodu okazała się niemożliwa do uzyskania.

Aplikacja

Dzięki posiadanemu doświadczeniu i wiedzy technicznej firma Common S.A stworzyła bez-pulsacyjny, cichy gazomierz rotorowy o wysokich parametrach pomiarowych. Rozwiązaniem okazało się wytworzenie pary skręconych śrubowo rotorów w formie daszkowej przekładni o profilu cykloidalnym, współpracujących ze sobą w zamkniętej komorze pomiarowej. Uzyskano dzięki temu bez-pulsacyjne urządzenie objętościowe z eliminacją sił osiowych na wałach rotorów – idealne rozwiązanie, zapewniające komfortową eksploatację i wysoką trwałość.

Produkcja urządzenia wymagała jednak bardzo wysokiej dokładności wymiarowej, a jego złożona geometria powodowała, iż była możliwa do wytworzenia wyłącznie za pomocą druku 3D. Przeprowadzone przez firmę analizy pokazały, że idealne do tego typu aplikacji będzie wykorzystanie technologii FDM. Wyzwanie dla firmy Common S.A stanowił jednak dobór drukarki 3D, która zapewniłaby dokładność wymiarową odwzorowywania powierzchni poniżej 0,1 mm i dałaby możliwość uzyskania równoległości płaszczyzn w kierunku osiowym poniżej 0,05 mm.

Wybrane założenia projektowe drukowanych elementów:

1.Dwie części obracają się, nie dotykając się wzajemnie – 0,1 mm odstępu między częściami.

2. Części połączone są górną i dolną obudową – 0,1 mm odstępu między częściami a obudową.

3. Górna i dolna powierzchnia są prostopadłe do osi centralnej.

4. Cała powierzchnia zewnętrzna nie odchyla się od osi o więcej niż 0,08 mm.

5. Otwory pozycjonowane są z dokładnością do 0,05 mm.

Rozwiązanie

Po testach wielu maszyn i wydrukach referencyjnych od czołowych producentów drukarek 3D okazało się, że przemyślana konstrukcja Factory 2.0 (OmniNOVA) połączona z precyzyjnie ustawionymi osiami o bezluzowych napędach śruba-nakrętka może sprostać wyzwaniu. 

“Projekt był wymagający nie tylko pod kątem projektowania, ale również dla samej drukarki. Musieliśmy opracować specjalny wydruk testowy oraz proces kalibracji w celu upewnienia się, że końcowy wydruk rotora będzie spełniał bardzo wysokie wymagania co do precyzji wymiarowej. Wiele osób rozumie dokładność poprzez spełnienie wymagań dotyczących wymiarów liniowych w osiach X, Y i Z. Jednak w środowisku przemysłowym wymaga się czegoś więcej, tam ważna jest odchyłka wymiarowa na całej powierzchni obiektu. Kluczowe w osiągnięciu końcowego sukcesu były takie systemy drukarki Factory 2.0 jak: automatyczne ustawianie prostopadłości osi X i Y, automatyczne poziomowanie platformy i precyzyjne wykonane osie z napędami śrubowymi.” – Krzysztof Kardach, Technolog Druku 3D w Omni3D

Przygotowanie profilu pod zastosowany materiał było już tylko formalnością. Ze względu na specyfikę aplikacji do druku wykorzystany został materiał PET-G ESD, który przeznaczony jest do drukowania elementów urządzeń elektronicznych narażonych na uszkodzenie w wyniku działania wyładowań elektrostatycznych. W wypadku urządzeń pomiarowych dla gazów łatwopalnych kluczowe jest zapobieganie powstawaniu wyładowań elektrostatycznych w celu uniknięcia zagrożenia wybuchem. Filamenty ESD, dzięki specjalnym dodatkom rozpraszają gromadzące się ładunki i zapobiegają powstawaniu wyładowań. Ponadto materiał dzięki swojej wysokiej udarności gwarantuje wysoką trwałość i wytrzymałość. Zoptymalizowany kod pozwolił na wydruk pojedynczego rotora w czasie poniżej 4h. 

Wydruk finalny rotorów

Efekt

Efektem szeroko zakreślonej współpracy z Omni3D, było relatywnie szybkie i 5-krotnie tańsze wytwarzanie precyzyjnych rotorów z PET-G ESD. Aktualnie firma Common S.A wykorzystuje kilka systemów Omni3D, na których prowadzona jest produkcja seryjna.

Ponadto, wykonanie niezbędnych badań pozwoliło firmie na wystąpienie z wnioskiem o zastrzeżenie patentowe do Europejskiego Urzędu Patentowego, dzięki czemu uzyskano dziesięcioletnią ochronę patentową na zaprojektowane urządzenia. Common S.A kontynuuje badania w celu rozszerzenia możliwości aplikacji do pomiarów gazu na wysokim ciśnieniu. Gazomierz rotorowy CGR-05 otrzymał medal na XII Targach Techniki Gazowniczej EXPO-GAS 2023.

Prototypowe zespoły pomiarowe: z lewej zespół pomiarowy pulsacyjny, z prawej zespół pomiarowy
bez-pulsacyjny z rotorami wydrukowanymi na Factory 2.0 (OmniNOVA)

Przekrój gazomierza CGR-05

Artykuł Rotor do bez-pulsacyjnego gazomierza CGR-05 pochodzi z serwisu Omni3D.

Według uzyskanych informacji część była bardzo podatna na pękanie na wiele kawałków w przypadku upuszczenia lub innego nieostrożnego użytkowania. Wyzwanie to wynika z jednej z istotnych wad części drukowanych w 3D – są one z natury anizotropowe. W rezultacie części mogą wykazywać wyższą wytrzymałość w określonych kierunkach, podczas gdy inne mogą być słabsze i bardziej podatne na uszkodzenia. Ograniczenie to stanowi wyzwanie podczas projektowania i drukowania komponentów, które wymagają spójnych i jednolitych właściwości mechanicznych we wszystkich kierunkach.

Identyfikacja możliwych punktów awarii

Aby zidentyfikować możliwe słabe punkty części, musieliśmy najpierw określić optymalną orientację części. Ustaliliśmy, że orientacja pokazana powyżej zapewnia najlepszą równowagę między minimalizacją ilości struktur wspierających przy jednoczesnej maksymalizacji ogólnej wytrzymałości modelu. Alternatywnie, model mógłby zostać wydrukowany do góry nogami, jednak taka orientacja wymagałaby większej ilości struktur podporowych, a co za tym idzie, pochłonęłaby więcej czasu i materiału.

Taka orientacja, choć optymalna przy standardowym podejściu, wprowadza słabe punkty wzdłuż linii warstw w miejscach o niewielkiej powierzchni przekroju, jak widać na powyższej grafice.

Rozwiązanie

Zamiast drukować cały model jako jeden, zdecydowaliśmy się podzielić go na mniejsze części i wydrukować je osobno. Ważną częścią tego etapu było zaprojektowanie połączeń i tolerancji w celu zapewnienia dokładnego montażu po wydrukowaniu.

Takie podejście pozwoliło nam zoptymalizować orientację i wytrzymałość każdej części bez konieczności wypracowywania kompromisu.

Druk i montaż

Wszystkie części zostały wydrukowane na maszynie Omni Tech przy użyciu ABS ESD firmy Kimya (zgodnie z wymaganiami zastosowania) ze strukturą podporową HIPS-20. Po usunięciu podpór model został złożony w całość przy użyciu inżynieryjnego kleju ARALDITE® 2000.

Podczas testów, gotowy model wykazał zwiększoną wytrzymałość w uprzednio zidentyfikowanych słabych punktach, a czas drukowania w większości nie uległ zmianie. Całkowity czas drukowania wyniósł 10:50 godzin, a gotowy element ważył 109.12 g (nie uwzględniając struktur podporowych).

Projekt obejmujący modyfikację części, drukowanie i montaż został ukończony przez naszego Technologa Druku 3D Bartosza Liberskiego.

Artykuł Zwiększanie wytrzymałości drukowanych części 3D z wykorzystaniem podziału modelu i optymalizacji orientacji – Diehl Controls pochodzi z serwisu Omni3D.

Zajmując się naprawą silników elektrycznych, dysponują szeregiem maszyn, które umożliwiają przeprowadzanie różnych etapów cyklu naprawy silników elektrycznych o maksymalnej mocy 600 kW:

• Diagnoza usterek
• Demontaż i ekspertyza
• Rozwijanie
• Przewijanie
• Wypiekanie
• Ponowny montaż i testowanie

Wyzwanie

Zespoły John Cockerill Services musiały pracować nad silnikiem o mocy 200 kW dla przemysłu stalowego. Kiedy silnik został dostarczony do ich siedziby, brakowało pokrywy skrzynki zaciskowej. Pracownicy skontaktowali się z działem produkcji przyrostowej w John Cockerill Services, aby zaprojektować pokrywę z dolnej części w celu ochrony zacisków silnika.

Aplikacja

Zespół zaprojektował górną część pokrywy, której prototyp wydrukowano z materiału PLA. Czas projektowania łącznie z modyfikacjami wynosił 10 godzin, a czas samego wydruku to 33 godziny. Po wprowadzeniu dodatkowych zmian w projekcie JSC wydrukowało część finalną z materiału ABS ESD, którego czas trwania wyniósł 145 godzin. Wszystkie wydruki zostały przygotowane na drukarce Omni 500 LITE.

Rozwiązanie

Wykorzystanie druku 3D było idealne dla tej aplikacji z kilku powodów:

• Czas realizacji,
• Jako jednorazowa część, wykonanie maski formowanej metodą wtryskową byłoby znacznie droższe, a czas realizacji znacznie dłuższy,
• Wykorzystanie materiału  ABS ESD było bardzo dobrze dobrane do wydruku pokrywy o wymiarach 410 x 480 x 120 mm.

Efekt

Wydruk cieszy się dużym sukcesem, dlatego firma JSC zaimplementowała to rozwiązanie również do innych pokryw o różnych rozmiarach.

Artykuł Duża pokrywa skrzyni dla silnika 200 kW pochodzi z serwisu Omni3D.

Do Omni3D firma zgłosiła się z prośbą o realizację modelu pokazowego na targi EXPO-GAS w Kielcach. W ramach projektu nasz technolog Bartosz Liberski:

• doprecyzował model i dostosował go do wydruku w technologii FDM, 
• wzmocnił wybrane elementy, aby model był bardziej stabilny,
•  podzielił projekt tak, aby maksymalnie wykorzystać potencjał powierzchni naszych drukarek i zmniejszyć liczbę części wydruku. Finalnie części zostały podzielone na elementy nieprzekraczające 50 x 50 x 50 cm.

Przygotowanie modelu w programie Simplify3D

Rama oraz zbiornik wykonane zostały w technologii FDM z materiału ABS-42, a całość drukowana była w kilku częściach z podporami z HIPS-20.  Do realizacji została wykorzystana drukarkę Factory 2.0 oraz Omni 500 LITE. Całość została sklejona i osadzona na podstawie z białej płyty.

• Wykorzystane materiały: ABS-42 Grey, ABS-42 Orange, HIPS-20
• Czas wydruków FDM: ponad 664 godziny
• Masa wydruków FDM: około 9,8 kg
• Masa płyty podstawy: 10 kg
• Całkowita masa po złożeniu modelu: około 22 kg
• Wymiany makiety (bez podstawy): 1160 x 439 x 531 mm

Spółka otrzymała nagrodę  “TOP DESIGN” za najlepsze stoisko tegorocznej edycji targów.

Artykuł Gabarytowy wydruk pokazowy dla Torpol Oil & Gas Sp. z o.o. pochodzi z serwisu Omni3D.

Proces produkcji noża spadochronowego rozpoczął się od stworzenia autorskiego modelu, uwzględniającego ergonomiczny kształt i funkcjonalność. Przy projektowaniu noża spadochronowego nasz technolog się na dwóch kluczowych aspektach – niezawodności i łatwości obsługi w przypadku nagłej potrzeby. Aby przedmiot był wytrzymały i odporny na działania zewnętrzne wykorzystano do jego produkcji materiał ABS-42. To filament, który zapewnia nie tylko trwałość, ale także zapobiega skutkom korozji czy uszkodzeniom mechanicznym, które mogłyby wystąpić w ekstremalnych warunkach.

• Czas wydruku noża: około 1 h
• Waga wydruku: 14 g

Ostrza noża oraz tasiemki zostały starannie zamocowane, a całość umieszczona w odpowiednim zabezpieczeniu, zapewniającym bezpieczne przechowywanie narzędzia do momentu użycia.

Nóż spadochronowy to precyzyjnie zaprojektowane narzędzie, skonstruowane z myślą o skuteczności i bezpieczeństwie użytkownika. Ergonomiczny kształt i odpowiednio wyważona konstrukcja umożliwiają pewny chwyt oraz precyzyjne manipulowanie nożem w trudnych warunkach atmosferycznych.

Ponadto firma Navigator zadbała o dodatkowe funkcjonalności, które mogą okazać się nieocenione w przypadku sytuacji awaryjnych. Noże spadochronowe są wyposażone w dodatkowe zaczepy i uchwyty, które ułatwiają użytkowanie.

Artykuł Nowy wymiar bezpieczeństwa dla spadochroniarzy pochodzi z serwisu Omni3D.

Firma dostrzegła wzrastający rynek opieki zdrowotnej zwierząt domowych i postanowiła rozpocząć produkcję protez oraz ortez dla zwierząt z wykorzystaniem najnowszych, dostępnych technologii – między innymi druku 3D. Protezy wykorzystuje do zastąpienia brakującej kończyny lub jej części i odtworzenia jej funkcji. Ortezy natomiast stosuje do poprawy funkcji kończyny poprzez jej stabilizację i/lub unieruchomienie wyizolowanych ruchów w stawie. Ortezy zabezpieczają także stawy przed ewentualnym urazem czy przeciążeniem. Orteza lub proteza coraz częściej staje się alternatywą dla drogich i niebezpiecznych operacji inwazyjnych. Zastosowanie protezy lub ortezy na odpowiednim etapie leczenia, pod okiem specjalisty, pozwala na powrót zwierzaka do normalnej lokomocji przy codziennych aktywnościach, co niewątpliwie daje wiele radości dla psów, kotów, ich właścicieli, a także zespołowi Design Pro Technology.

Aplikacja

Zaprezentowana orteza powstała w oprogramowaniu CAD – SolidWorks, na podstawie skanu 3D negatywu tylnej kończyny. Pacjentka – suczka Lisia – trafiła do Design Pro Technology prosto od weterynarza, z opadającą stopą tylnej, prawej łapy. Na podstawie badań powstała orteza usztywniającą przegub skokowy w normalnej pozycji, tak aby podczas chodzenia pazury, palce i łapa nie ocierały o podłoże, przez co przeciwdziała powstawaniu ran. Dzięki temu, że orteza jest dynamiczna staw skokowy może mieć swobodny zakres ruchu w płaszczyźnie strzałkowej podczas cyklu chodu, zapewniając jednocześnie sztywne podparcie łapy.

Orteza była wydrukowana na drukarce 3D. Składa się ze sztywnych, ciasno dopasowanych łusek ze sprężystego materiału oraz elastycznych łączników, które pozwalają na limitowany, izolowany ruch zginania i prostowania w jednej osi. Orteza mocowana jest za pomocą pasków na rzepy, a w środku wykończona bezszwowo miękką pianką. Cztery drukowane w 3D elementy możemy podzielić na dwa procesy ze względu na użyty materiał.

Rysunek 1. Gotowy wydruk pokrycia kosmetycznymi z podziałem na dwa procesy

Tabela 1. Parametry druku protezy kończyny piersiowej dla psa

Rozwiązanie

Stosując druk 3D skutecznie skracamy czas wytwarzania protez, zwiększając przy tym precyzje ich wykonania – łuska ortezy dokładnie odwzorowuję anatomię kończyny. Nie ma też konieczność obróbki detalu po wydrukowaniu, gdyż powierzchnia uzyskana podczas procesu druku 3D spełnia oczekiwania klientów. Przy produkcji małoseryjnej, dzięki wykorzystaniu druku 3D, jesteśmy w stanie sprostać wymaganiom rynku dotyczącym personalizacji produktów oraz szybkości ich produkcji – co jest szczególnie ważne przy nagłych wypadkach.

Efekt

Przejście z tradycyjnej metody podciśnieniowej na technologię druku 3D zrewolucjonizowało produkcje protez dla zwierząt w Naszej firmie. Wprowadzenie produkcyjnej metody przyrostowej pozwoliło na zredukowanie liczby pracowników potrzebnych do pracy przy wykonywaniu miar gipsowych oraz tworzeniu pozytywów kikutów. Ponadto, zminimalizowaliśmy szansę na błąd człowieka wynikający z obróbki oraz ręcznego dopasowania łuski do struktur anatomicznych przez technika ortopedę. Teraz proces ten odbywa się w środowisku komputerowym CAD. Dzięki temu koszty produkcji spadły, ponieważ oszczędności zostały poczynione na materiałach, narzędziach, pracownikach, a także metrażu firmy. Głównym plusem są możliwości wykonania indywidualnego projektu i szybkiego prototypowania, które nie są możliwe przy wykorzystaniu innych technologii produkcyjnych.

Artykuł Orteza przegubu skokowego kończyny miednicznej dla psa pochodzi z serwisu Omni3D.

Jak wspomnieliśmy, istnieją dwa różne rodzaje heksapodów, z których oba są produkowane przez Symetrie. Pierwszym z nich są systemy precyzyjnego pozycjonowania, często używane do próbek na liniach wiązek, luster na satelitach, a nawet na teleskopach. Drugim są systemy ruchu, które symulują ruch łodzi, ciężarówki, czołgu lub samolotu. Są one najczęściej używane do testowania i kwalifikowania czujników, komponentów optycznych, inercyjnych jednostek pomiarowych lub grawimetrów.

Rozwiązania Symetrie są w szczególności wykorzystywane w celu zaspokojenia specyficznych potrzeb przedsiębiorstw przemysłowych i laboratoriów badawczych, zwłaszcza jeśli chodzi o projekty technologiczne na dużą skalę (Laser MegaJoule, JWST i teleskopy kosmiczne GAIA). Istnieje wiele różnych zastosowań. Aby wymienić tylko kilka, heksapody są wykorzystywane w astronomii, motoryzacji, obronie, energetyce, medycynie, marynarce wojennej, kosmosie, optyce i wielu innych. Ale jak właściwie można wykorzystać druk 3D, aby pomóc w tworzeniu tych maszyn?

Korzyści płynące z wykorzystania druku 3D do produkcji heksapodów

Decyzja o wdrożeniu produkcji addytywnej rozpoczęła się dla Symetrie jako sposób na rozwiązanie problemu, przed którym stanęła firma. Symetrie zawsze projektowała, montowała i kwalifikowała swoje heksapody wewnętrznie, w swojej siedzibie. Jednak w ostatnich latach liczba sprzedawanych maszyn znacznie wzrosła. Co więcej, wzrosły również opóźnienia dostawców, co można było zaobserwować zwłaszcza podczas pandemii COVID-19, która zmusiła firmę do wydłużenia dostaw do klientów, co z pewnością nie było dla firmy korzystną sytuacją.

To skłoniło firmę w 2022 roku do zainwestowania w drukarkę, a konkretnie w rozwiązanie przemysłowe – drukarkę Factory 2.0 NET. Wybór okazał się niezwykle korzystny. Nie tylko pomógł zrekompensować coraz częstsze opóźnienia ze strony dostawców, pozwalając w ten sposób uniknąć opóźnień w dostawach do klientów, ale także obniżył koszty produkcji, wytwarzając więcej części wewnętrznie.

Części wykonane przy użyciu drukarki 3D Factory NET 2.0 firmy OMNI3D dla heksapodów Symetrie

Druk 3D odgrywa obecnie ważną rolę w różnych usługach w firmie. Na przykład do tworzenia narzędzi do skonfigurowania systemów mikromechanicznych lub drukowania bloków do umieszczania siłowników w precyzyjny i powtarzalny sposób podczas montażu maszyn. Części te są wykonywane jako prototyp z PLA tak cienkiego, jak to możliwe, aby zweryfikować projekt, zanim ostateczne wersje zostaną wydrukowane w ciągu zaledwie dwóch godzin przy użyciu CF-PA12, aby ograniczyć ryzyko pęknięć.

Irvin Stil, kierownik produkcji w Symetrie, zauważa: „Drukarka OMNI3D pozwala reagować na nieoczekiwane potrzeby produkcji i możliwości wytwarzania części niemożliwych do obróbki maszynowej”.

Drukarka 3D została wykorzystana do produkcji części finalnych, takich jak korytka kablowe, przekładki w stałej platformie lub pokrywy PCB w czasie krótszym niż 3 – 4 godziny. Szybkość ta przydała się szczególnie, gdy firma została poproszona o wyprodukowanie części w pośpiechu dla klienta, który potrzebował interfejsu między heksapodem HEGOA firmy Symetrie a systemem optronicznym. Byli w stanie wydrukować część w CFPA-12 w ciągu sześciu godzin, w przeciwieństwie do kilku dni lub nawet tygodni, które byłyby konieczne, gdyby zostały wykonane bardziej tradycyjnymi metodami.

Factory 2.0 NET również nie została wybrana przypadkowo. Drukarka ma kilka cech, które były szczególnie atrakcyjne dla Symetrie. Na przykład duży rozmiar pozwala na jednoczesne drukowanie dużej liczby małych części. Zwrócono również uwagę na liczbę materiałów dostępnych do drukowania, komorę grzewczą, podwójne wytłaczanie i opcję rozpuszczalnego supportu (ODS20). Wszystko to ma kluczowe znaczenie w zastosowaniach przemysłowych, takich jak heksapody.

Artykuł Druk 3D części niemożliwych do wykonania tradycyjnymi metodami pochodzi z serwisu Omni3D.