Porban az igazság

A 3D fémnyomtatási alkalmazások lassan, de biztosan tolódnak el a prototípus előállítástól a kész alkatrészek gyártása felé

2020. december 03., csütörtök, 06:00

Címkék: 3d fémnyomtatás 3D nyomtatás additív gyártás additív technológia fémnyomtatás ipari 3d nyomtató légiipar orvosi technológia repülőgép repülőgépipar űripar

A fémnyomtatás már napjainkban is elterjedt technológiának számít az olyan nagy műszaki elvárásokat támasztó, alacsony darabszámokkal dolgozó iparágakban, mint a légi,- az űr-, és az orvosi ipar, vagy éppen a versenysport. A nyomtatók számának megnövekedésével az alapanyag források száma is megsokszorozódott, de a nem megfelelő fémporon könnyen múlhat az egész projekt sikere. Pammer Dávid, a fémporokat forgalmazó PaB Kft ügyvezető igazgatója a helyes alapanyag kiválasztásról és -használatról beszélt a TechMonitor olvasóinak.

Mennyire elterjedt a hazai iparban a 3D fémnyomtatás?

Az érdeklődés változatlanul jelentős, de az elmúlt években nem növekedett exponenciális mértékben a fémnyomtatók hazai állománya. Azzal számolhatunk, hogy évente egy-két géppel bővül az idehaza üzembe helyezett 3D fémnyomtatók száma, így jelenleg mintegy 30-40 darab berendezés alkotja a magyarországi fémnyomtató arzenált.

Mi kellene ahhoz, hogy áttörés következzen be a fémnyomtatás hazai térhódításában?

A technológia alapvetően olyankor lehet hasznos, amikor egy cég egy fejlesztési projektben azonnal létrehozhat egy végfelhasználásra szánt alkatrészt, ami ráadásul olyan geometriákat tartalmazhat, amik a hagyományos technológiákkal rendkívül költségesek lennének. Röviden szólva: ehhez hasonló innovációs projektekre lenne szükség. A másik feladat az edukáció lenne; sokszor ugyanis ott hal el egy-egy projekt, hogy a vállalatok nincsenek tisztában a szükséges perifériákkal és szaktudással, amik mind elengedhetetlenek ahhoz, hogy valóban úgy vegyünk ki egy alkatrészt a gépből, ahogy az a reklámokban látszik. Ezért – ha meg is történik a gépbeszerzés – a fejlesztési projektbe már bele sem vágnak a további beruházás igény miatt.

Való igaz, hogy a 3D fémnyomtatás a szériagyártásban is versenyképes technológiának számít, de Magyarország a beszállítói piramisban főként a bérgyártásra és a kiszolgálásra rendezkedett be, ahol az additív gyártással létrehozható pár százas, esetleg ezres nagyságrend már nem elegendő. Ezen a felhasználási területen is az innovációs projektek hiánya számít a fő akadálynak. Érdekességképpen megemlítem, hogy a nagyvilágban a versenysport is a fémnyomtatás egyik kiemelt célpiacának számít, de ezen a területen a mai napig meglehetősen kevés magyar beszállító jelent meg.

Említetted a szaktudás hiányát. Megindult már a 3D fémnyomtató gépek kezelésének leegyszerűsödése, ahogy az például a korábban szintén komoly szakismereteket feltételező robotikában bekövetkezett?

Igen, a gyártók már elindultak ebbe az irányba. az ipar megatrendjei – a digitalizálás, a big data, az Ipar 4.0 – mind hatással vannak a soron következő nyomtató generációk kifejlesztésére. A minőségbiztosítás szempontjából is fontos minél magasabb szinten automatizált nyomtatókat alkalmazni, amikbe csak az alapanyagot és az adatokat kell betölteni. Ezek a gépek azonban még magasabb árfekvésűek és még specializáltabb területekre szánták azokat. Teljesen automatizált 3D fémnyomtató tudomásom szerint nincs is Magyarországon, de Nyugat-Európa és Amerika sem bővelkedik bennük. A műanyag terén már jobban kirajzolódnak a trendek; ott konkrét gyártóbázisokról beszélhetünk, ahol a fájl bevitele után már indul is a gyártás. Minden bizonnyal a fémnyomtatás is ebben az irányba halad, némi késéssel, hiszen sokkal több az átgondolásra érdemes paraméter a start gomb megnyomása előtt.

Hogy állunk a szaktudás terjesztésében és elsajátításában?

Érintőlegesen minden oktatási intézmény foglalkozik már az additív gyártás megismertetésével, bár a fent említett okok miatt főleg a polimer területén képesek aktívak maradni. A megnövekedett tervezési szabadság már kisebb hangsúlyt kap, a szemléletmód terén pedig még rengeteg csiszolnivaló maradt. Kevesen tudják, hogy miként érdemes megközelíteni a fémnyomtatás kérdését: mikor lehet megtérülő a beruházás, milyen alkatrészeket érdemes nyomtatni és melyek azok, amiknél a hagyományos megmunkálási technológiákra kell hagyatkozni? A fiatalabb generáció nyitott az új módszerekre, de egyelőre nincs kitől tanulniuk. Összességében elmondható, hogy egy annyira fiatal technológiáról beszélünk, hogy még nem állt össze az a tudásháttér, amit a tapasztaltabb szakemberek átadhatnának a fiatalabbaknak. A világban számos online és személyes kurzus, sőt szakmérnöki képzés indul, de ezek hatása majd csak később mutatkozik meg.

Milyen fémporokat használnak az iparban?

Az alapanyagok terén az alábbi csoportokat különböztethetjük meg egymástól:

  • Szerszám- és martenzites acélok;
  • Rozsdamentes acélok;
  • Alumínium és ötvözetei;
  • Volfrámötvözetek;
  • Réz és ötvözetei;
  • Titánötvözetek;
  • Kobalt-króm és nikkel alapú ötvözetek;
  • Nemesfémek (arany, platina, palládium, ezüst).

Majdnem minden gyártó kínál bizonyos mennyiségű alapanyagot is az általa forgalmazott berendezésekhez. A kínálat azonban szűkös, egy-egy gyártó jellemzően alig egy tucatnyi fajta fémport tart a kínálatban, de ha a gépet nem szériagyártásra használjuk – és Magyarországon jellemzően ez a helyzet – akkor már előjönnek olyan igények, amiket ez a választék nem képes kielégíteni. Eleve érdemes tehát egy alapanyag gyártóval is felvenni a kapcsolatot.

Mindig egyértelmű, hogy hányszor használható fel a fémpor?

Nem, ezt a felhasználónak saját magának kell meghatároznia. Attól is függ, hogy az alkatrész milyen felhasználási területre, milyen iparág számára készül. Egy repülőgépipari turbinalapát, vagy egy orvostechnikai implantátum kizárólag szűz porból készülhet. Ez nem jelenti azt, hogy a maradék por – megfelelő szitálás és előkészítés után – nem használható fel más alkalmazásokban. Tény, hogy az épített alkatrész környezetében található por minden egyes alkalommal hőhatásnak van kitéve, még ha a szemcsék nem is vesznek részt az alkatrész felépítésében. A fuzionált szemcséknek pedig értelemszerűen megváltozik a mérete és a geometriája. Minél többször használjuk fel a port, annál több ilyen torz szemcse lesz abban, ami egy idő után már negatív hatással van a minőségre. A szitálás hivatott a veszély kiküszöbölésére, de az sem mindenható, a torz részecskék egy része átjuthat a szitán. A visszaforgatás mértékét segíti, ha meghatározzák, hogy a használt porhoz hány százaléknyi szűz fémport kell keverni.

Hogyan készülnek a fémporok?

A fémpor gyártás egy elég elterjedt eljárás, elég csak a fémportöltetű huzallal végzett hegesztésre, vagy a porszórásra, mint alkalmazási területekre gondolni. Az additív gyártásnál azonban rengeteg múlik a méreten, a geometrián és a tisztaságon. A fémpor gyártásban jelenleg a legelterjedtebb eljárásnak a plazma atomizációs módszer számít. Az ilyen eljárásra képes nagyobb gyártó cégből már kevesebb van, közvetlenül tőlük nehéz vásárolni, a kisebbeknél pedig megint csak felmerül a választék kérdése. Ezért – és a magyar nyelvű, hazai műszaki támogatásért – érdemes inkább forgalmazóhoz fordulni.

Fémpor utántöltése

Mire kell figyelnünk alapanyag vásárláskor, milyen a jó fémpor?

A szemcseméret nagyon fontos. Különböző mérési módszerek léteznek annak meghatározására, hogy a szemcsék hány százaléka esik az adott mérettartományba. A fémnyomtatás során felülről, vagy alulról történik a por adagolása, amit egy lapát terít el az építési térben. A gyártás minőségét alapvetően képes befolyásolni a szemcsék tisztasága és gömbölyűsége is. Ha ugyanis a szemcsék túl nagyok, vagy nem gömbölyűek, akkor a terítőlapát nem tud homogén síkot létrehozni, így a lézer hiába világítja le pontosan az adott kontúrt, bizonyos pontokon anyagfolytonossági hiány keletkezhet. Ha a por tökéletes minőségű és a gyártási paramétereket is megfelelően állítottuk be, akkor az anyagban nem keletkezhet olyan zárvány, amiből később repedések indulhatnak el.

A gyártás minőségét alapvetően képes befolyásolni a szemcsék tisztasága és gömbölyűsége

A tökéletes fémporban a nagyobb szemcsék mellett kellő mennyiségű kisebb átmérőjű szemcse is található, amik kitöltik a helyet és nem maradnak üres részek a terítés során. A szemcseméret tehát alapvetően meghatározza a rétegvastagságot, ezt a gyártási paraméterek beállításánál mindenképpen figyelembe kell venni. Ha pedig nem egy általánosan elterjedt alapanyagról beszélünk, akkor az is alapvető fontosságú, hogy az eladó ilyen műszaki támogatást tud adni az alkatrész sikeres legyártásához.

A fémnyomtató berendezések forgalmazói 99 százalékban nem saját fémport árulnak, hanem ők is a piacról is szerzik be és elég nagy haszonkulccsal értékesítenek tovább. Ezért gyakran kikötik, hogy a gépre csak addig érvényes a garancia, amíg csak a forgalmazótól származó alapanyagot töltik be a gépbe. Ennek elég komoly elrettentő hatása van. De a független beszállító mellett is szólnak érvek: a rugalmas szállítási opciók, a nagyobb termékválaszték, a műszaki támogatás – nemcsak a fémpor használatában, hanem a gyártás optimalizálásában is tudunk segíteni. Az általunk forgalmazott fémporok kizárólag bevizsgálás után kerülnek kiszállításra, de megfelelő rutinunk van annak meghatározására is, hogy milyen daraszámtól lesz gazdaságos a gyártás és mit kell esetleg változtatni a siker érdekében a gyártás paraméterein.

A PaB Kft. egy teljesen magyar tulajdonú vállalat, amelyet 1990 őszén alapítottak Budapesten. A cég kezdetben általános mérnöki és kereskedelmi feladatokkal foglalkozott. A vállalat profilja az idő során a műszaki tanácsadás és mérnöki feladatok felé tolódott, specializálódva a nukleáris iparra, valamint az atomerőművi berendezésekkel kapcsolatos feladatokra.

A K+F mindig fontos szerepet töltött be a PaB Kft. életében (szoftver-, illetve eszközfejlesztés stb.), és a fejlődő világunknak köszönhetően a cég főtevékenységei majd egy évtizede további új ágazatokkal bővült, amelyek az additív gyártás és az orvostechnika területét ölelik fel. Additív gyártás területén a PaB Kft. széleskörű szolgáltatást tud nyújtani ügyfelei számára, alapanyagok értékesítésétől az alkatrész optimalizáción keresztül a gyártástechnológiai paraméterek meghatározásán át akár a gyártórendszer folyamat kiépítéséig.

Additív gyártás területén bizonyos szolgáltatásoknál az m4p material solutions GmbH Austria áll a magyar vállalat mögött és együtt foglalkoznak a technológia során használatos fémpor alapanyag kereskedelmével, gyártásával és fejlesztésével. Az ausztriai székhelyű cég nagy hangsúlyt fektet a fémporok bevizsgálására és minősítésére. A szükséges méréseket a saját laboratóriumában végzi. A gyártási paraméterek meghatározásához két különböző munkatérű fém additív gyártóberendezés is rendelkezésre áll házon belül, amelyeken alkatrészgyártás is folyik.

Célja a PaB Kft-nek, hogy a magyarországi additív gyártástechnológiát támogassa, és a külföldi partnercég támogatásnak köszönhetően olyan kiemelt szolgáltatásokat tudjon rugalmasan és ügyfélközpontúan nyújtani, amely segíti a technológia egyre szélesebb körben való stabil alkalmazását.

PaB Kft.

Pammer Dávid ügyvezető igazgató

www.pab.hu

david.pammer@pab.hu

Molnár László

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Média Partnerek