A hazai cég egy nagyon előremutató, progresszív fejlődésben lévő iparág, a 3D fémnyomtatás hatékonyságának növelésében ért el bizonyított sikert. A TCT Hungary Kft és az Eötvös Loránd Tudományegyetem közös fejlesztésének eredménye egy olyan problémára kínál megoldást, amiről a hazai ipar jelentős része nem is tud. De nem azért, mert nem számottevő, hanem mert egy nagyon innovatív technológiában jelentkezik. Ez pedig a 3D fémnyomtatás hatékonyságának növelése, az emberi beavatkozás igény csökkentése és a teljes gyártási folyamat automatizálása.
A 3D fémnyomtatás előnyei
Az ipar számos jelentős és szüntelenül “éleződő” kihívással küzd. Ezek közül csak néhányat sorolva beszélhetünk az alapanyagok beszerzési nehézségeiről logisztikai és anyagi értelmezésben, a szükséges humán erőforrás rendelkezésre állásáról, a jelentős helyet és energiát igénylő konvencionális gyártó gépek üzemeltetésének költségeiről, az átfutási idők hosszáról.
Az ipar régóta alternatív megoldásokért kiált. A 3D fémnyomtatás pedig gyógyír lehet számos, régóta égető seb kezelésére. Ennek oka, hogy a gyártás jelentős része nem igényel folyamatos felügyeletet. Az ellátási lánc kevesebb összetevőből áll, a tervezési szabadság nagyságrendekkel nagyobb. Kisebb a helyigénye és akár egyetlen mérnök-technológus páros üzemeltetheti a gyártóegységet. Ez tehát a 3D fémnyomtatás fényes oldala.
A 3D fémnyomtatás kihívásai
De mint a legtöbb alternatív gyártási megoldásnak, a fémnyomtatásnak is vannak jellemzői, amelyek miatt bizonyos tekintetben kompromisszumokkal jár az alkalmazása.
Ilyen például a sebesség, ami egy relatív tényező. A nyomtatás ugyan lassabb a szubtraktív gyártási megoldások többségénél, de mivel egyetlen gépen történik, nincsenek egymást követő operációk (vagy nem feltétlen vannak) a teljes átfutási időt tekintve nem szükségszerűen lassú megoldás. A nyomtatók építési terében általában egy sor alkatrész készül, azaz a rendelkezésre álló munkatér X és Y dimenziói ha ki is vannak használva, a Z nincs. Ez pedig a rendelkezésre álló térfogat tékozlása.
Nem mindig kerül szóba, ugyanakkor nélkülözhetetlen műveletsor a nyomtatott alkatrészek post process-álása, azaz az utómunkák. Ilyen a tálcáról való leválasztás és a helyes geometriai-, méret- és mérettűrések elérése. Ezek a fémnyomtatás azon részei, amik emberi erőforrást igényelnek, ráadásul sok esetben nem konzekvens eredményt hoznak, mert ha nincs megfelelően gépesítve, az emberi szubjektivitás jelentős szerepet játszik bennük.
A 3D fémnyomtatás tehát nem teljesen emberi beavatkozástól mentes eljárás, noha számos más előnye nem vitatható el.
A TCT Hungary Kft. fejlesztése révén, amiben a 3D fémnyomtatás, a robottechnológia és a mesterséges intelligencia karöltve dolgozik elérhető a csaknem teljesen automatizált gyártás, ráadásul a rendelkezésre álló munkatér teljes kihasználásával, ami jelentős egységköltség csökkenést is eredményez.
A TCT Hungary fejlesztése
“Mi is rendelkezünk fémnyomtatókkal, találkoztunk számos olyan kihívással, ami vagy nehézzé teszi a profitábilis működést, vagy elveszi a kedvet a nyomtatóba való beruházástól. Szoftverfejlesztő cégként abban láttuk a probléma hosszútávú megoldását, hogy automatizáljuk amit lehet, robotokkal végeztetjük az unalmas munkát, és rábízzuk a mesterséges intelligenciára mindazt, amivel az emberek nem szeretnek küzdeni.” – Töttösi Ákos a TCT Hungary Kft. fémnyomtatási divíziójának műszaki vezetője.
A munkadarabok orientálása, tájolása, támaszolása, a munkatér kitöltése
A szoftver képes arra, hogy a nyomtatni kívánt modelleket automatikusan tájolja, orientálja a munkatérben az elvárt mennyiségben úgy, hogy azok nem csak egymás mellett, hanem egymáson is megjelenjenek Z dimenzióban. Teszi mindezt úgy, hogy figyelembe veszi a nyomtatás utáni leválaszthatóságot – CNC szerszámgépen. Ezzel párhuzamosan megtörténik a geometriai torzulás elkerülését lehetővé tevő támaszolás is, azaz a technológia gyakorlati alkalmazásban is megállja a helyét. A nyomtatóba már olyan fájl kerül, lefordítva a szükséges utasítást a nyomtató nyelvére, ami kinyomtatva gond nélkül a gyártási lépéssor következő szintjére kerül. Ez pedig a nyomtatott darabok leválasztása a tálcáról.
A munkadarabok leválasztása a tálcáról
A leválasztást egy CNC megmunkáló központban dolgozó szármaró végzi. A kérdés itt az, hogy hogyan történik mindez anélkül, hogy ember dolgozna vele. A válasz egyrészt egy egyedi fejlesztésű nullpont rendszer. Ez teszi lehetővé a nyomtatóban, a robot megfogóban és a szerszámgépben történő rögzítést teljes kompatibilitás mellett.
A következő tényező a robot, ami képes megfogni az éppen leválasztandó alkatrészt, így a támaszanyag elmarásakor az nem repül sehova, hanem a kihordó pályára kerül, további feldolgozásra.
Szintén fontos elvárás volt a fejlesztéskor, hogy a CNC megmunkálás közben a munkatérben lévő robotkar ne sérülhessen a forgó szerszám által. Így a robot és a CNC gép Y tengelye egymáshoz rögzítve mozog, elkerülve a nem kívánt sérüléseket. A megoldás egyszerű, megbízható és hatékony.
“Olyan megoldást kerestünk, ami a gyakorlatban is megállja a helyét. Ehhez a saját CNC üzemünket használtuk. A fejlesztés minden lépésébe bevontuk a CNC technológus kollégát is, aki gyakorlati tudása lévén számos lehetséges probléma felmerülésének elejét vette. A tesztelési fázisba már csak olyan megoldások jutottak, amik közel tökéletesek voltak.” – Töttösi Ákos.
CAM szoftver robothoz – postprocess
A tálcáról leválasztott munkadarabok felülete mérete és geometriája nem biztos, hogy megfelel az elvárásoknak. De a TCT Hungary Kft. által fejlesztett szoftver segít a következő lépések elvégzésében. Ez pedig a maradék anyag eltávolítás. A szoftver képes a nyomtatott alkatrészt teljesen körbe marni egy 6 szabadságfokkal rendelkező robottal, így elérve az alkatrész kifogástalanságát. A folyamat ismétlőképessége 100%, azaz folyamatbiztos ipari megoldás lehet a legszigorúbb elvárásoknak is megfelelve.
“A robot programozása ma is sokak számára kihívás. Olyan megoldást kidolgozni, ami 6 vagy akár 7 tengelyen mozogva munkál le maradék anyagot egy nyomtatott alkatrészről, példátlan volt. Ilyet a legnagyobb tudású CAM szoftverek sem mindig tudnak, pláne nem teljesen automatikusan, emberi beavatkozás nélkül. Ezen a ponton hatalmas jelentősége volt annak a tapasztalatnak, amivel a szoftverfejlesztő csapat rendelkezik a TCT Hungary Kft-nél.” – Töttösi Ákos.
Ipari utópia – nagyon is valóság
A TCT Hungary Kft munkájának eredménye egy olyan üzem is lehet, amiben több nyomtató több CNC gép és néhány ezeket kiszolgáló robot teljesen automatikusan, “lámpa fénye nélkül” végzi a sok esetben monoton munkát. Az emberek okozta bizonytalanság radikális csökkentésével a megtérülés biztosabb, ráadásul könnyebben is kalkulálható.
“A fejlesztésünk célja, hogy ha nem is az ipar minden, de számos területén élhető alternatívává tegyük a fémnyomtatást. Az általunk megvalósított fejlesztés költséghatékonnyá teszi a fémnyomtatást, mert a nyomtatási munkatér teljesen ki van használva, és mert kevesebb emberi munkára van szükség. Mindaz, ami sokak számára épp a legnagyobb hátrány kikerül a nehézségek sorából.” – Töttösi Ákos.
A TCT Hungary Kft weboldalát itt éri el.
Tudjon meg többet a TCT Hungary fémnyomtatási szolgáltatásáról.
Szerző: Sipos Ádám
