Zastosowanie drukarki 3D Zortrax Inkspire 2 i żywicy BASF Forward AM w produkcji akcesoriów sportowych
Druk 3D z żywicy jest skutecznym narzędziem do tworzenia personalizowanych modeli użytku końcowego w wielu branżach, takich jak np. inżynieria mechaniczna, robotyka czy motoryzacja. Wysokiej jakości drukarka 3D, w połączeniu z wysokiej klasy, wytrzymałymi żywicami wiodących producentów, pozwala drukowi 3D z żywicy wykraczać daleko poza zwykłe prototypowanie. Poznaj historię zastosowania żywicznego druku 3D, w którym użycie drukarki 3D UV LCD Zortrax Inkspire 2 i żywicy BASF Ultracur3D RG 1100 B przełożyło się na wymierne korzyści i w pełni funkcjonalny produkt końcowy: wysoce odporne personalizowane lampy rowerowe.
Od potrzeby do pomysłu: projekt latarek 3D z żywicy napędzany niedoborem rynku
Krzysztof Urban, pracujący w Zortrax jako CAD Designer, jest prawdziwym pasjonatem kolarstwa. Swoją pasję do druku 3D łączy z zamiłowaniem do sportu, wykorzystując technologie przyrostowe do swoich indywidualnych potrzeb. Ponieważ często jeździ wieczorami i nocą, uważał, że konieczne jest wyposażenie roweru w odpowiednie oświetlenie rowerowe. Szukał mocnego źródła światła, które byłoby w stanie zapewnić dobrą widoczność drogi, jednocześnie nie świecąc zbyt mocno w dal. Miało ono wyraźnie oświetlać teren w pobliżu roweru i dawać szerokie pole widzenia. Chciał też, aby lampy były lekkie, trwałe i nie zajmowały dużo miejsca na kierownicy.
Krzysztof Urban montuje obudowy lamp rowerowych wydrukowane w 3D z żywicy BASF Ultracur RG 1100 B na drukarce Zortrax Inkspire 2.
Po pewnym czasie okazało się, że dostępne komercyjnie lampy nie spełniają tych wymagań. Jak zauważa Krzysztof: „Większość dostępnych na rynku latarek rowerowych jest stosunkowo duża, dość ciężka, droga i niekoniecznie spełnia moje oczekiwania pod względem optyki”. Ponadto bateria w takich urządzeniach, sama będąc źródłem ciepła, znajduje się zazwyczaj w pobliżu źródła światła, także emitującego sporo ciepła. Oprócz dużych rozmiarów latarki, wpływa to również niekorzystnie na żywotność diody LED, która ma tendencję do przegrzewania się przy pełnej mocy. Mając jasno sprecyzowaną wizję docelowych modeli, Krzysztof postanowił skonstruować lampy samodzielnie, przy użyciu najnowszej drukarki 3D UV LCD Zortrax Inkspire 2.
Druk 3D z żywicy w inżynierii i sporcie: jak opracować funkcjonalne lampy rowerowe na Inkspire 2
Krok 1: Projektowanie 3D lamp rowerowych
Pierwszym krokiem w procesie twórczym jest projektowanie modeli. Inżynier wykorzystał do tego celu oprogramowanie Solidworks 2022. Zebrał komponenty i złożył je w jak najmniejszą strukturę. Następnie zastanowił się, jak to wszystko obudować, pozostawiając jednocześnie odsłonięty radiator, aby przepływ powietrza odbierał emitowane ciepło.
„Użyłem drukarki 3D Zortrax Inkspire 2 ze względu na zaawansowaną bazę materiałów, dużą szybkość i super dokładność.” – podkreśla Krzysztof Urban.
Dzięki dużemu obszarowi roboczemu w Inkspire 2, można jednocześnie drukować w 3D duże modele lub umieścić na platformie wiele mniejszych elementów. Lampy są niewielkie, więc możliwy był tu druk 3D wielu modeli z żywicy w tym samym czasie.
Na zdjęciu widać rozmiar modelu (po lewej) oraz wszystkie elementy (po prawej).
Krok 2: Druk 3D przy użyciu żywic Zortrax i BASF
Ze względów oszczędnościowych, pierwszy funkcjonalny prototyp został wykonany przy użyciu stosunkowo taniej, ale wysokiej jakości żywicy Zortrax Resin Tough Black. Jest wystarczająco trwała, aby zweryfikować potencjalne poprawki w projekcie i przeprowadzić serię testów. Docelowe modele zostały wydrukowane w 3D przy użyciu żywicy BASF Ultracur3D RG 1100 B, która jest nowym wariantem kolorystycznym żywicy BASF Ultracur3D RG 1100 dostępnej w naszym portfolio. Autor projektu wybrał tę właśnie żywicę ze względu na jej wyjątkowo wysoką wytrzymałość i odporność termiczną. Najważniejsze parametry druku 3D końcowych modeli były następujące:
Wysokość warstwy: 0,05 mm
Czas druku: 4 h
Zużycie materiału: 17,69 ml
Jakość druku: wysoka
Modele zostały uniesione względem platformy o 5 mm. Po wygenerowaniu domyślnych podpór, projektant usunął kilka tam, gdzie uznał je za zbędne.
Dzięki dużej platformie roboczej w Inkspire 2 można było wydrukować kilka żywicznych modeli lamp rowerowych w tym samym czasie.
Automatyczna obróbka wydruków 3D z żywicy z użyciem Zortrax Cleaning Station i Zortrax Curing Station
Krok 3: obróbka końcowa żywicznych modeli lamp rowerowych
Inżynier płukał wydruki 3D z żywicy przez 5 minut w Zortrax Cleaning Station, automatycznym urządzeniu do post-processingu rekomendowanym dla Inkspire 2. Następnie usunął podpory i delikatnie odciął ich pozostałości za pomocą noża. Później modele były utwardzane w stacji Zortrax Curing Station przez około 7 minut. Na koniec Krzysztof pomalował obudowę czarnym lakierem strukturalnym, aby uzyskać pożądany wygląd.
Krok 4: Montaż elektroniki
Mając gotowe modele, przyszła pora na montaż komponentów i dopasowanie elektroniki.
Na zdjęciu widać jak Krzysztof montuje elektronikę w wydrukowanych w 3D lampkach.
Inkspire 2 i żywice BASF: Idealny zestaw dla druku trwałych elementów końcowych
Wykorzystana w projekcie żywiczna drukarka 3D Zortrax Inkspire 2 działa w technologii UV LCD, co oznacza wytwarzanie obiektów 3D z fotopolimerów (żywic UV). Charakteryzuje się stosunkowo izotropowymi właściwościami wytrzymałościowymi, co było tu szczególnie ważne ze względu na geometrię obudowy. Przy wysokości warstwy 0,05 mm i dokładności 50 μm odwzorowanie modelu jest dokładne, bez widocznych warstw wydruku. Niestandardowe lampy rowerowe były gotowe w nieco mniej niż 4 godziny. Finalne modele mają zewnętrzne źródło zasilania, a wszystkie części są wygodnie zamknięte w wydrukowanej w 3D obudowie.
Zdjęcie przedstawia żywiczne modele 3D zamontowane na kierownicy (po lewej) oraz widok, jaki Krzysztof ma na rowerze podczas ich używania (po prawej).
Odpowiednia obróbka wysokiej klasy żywicy inżynieryjnej BASF Ultracur3D RG 1100 B gwarantuje, że lampy przetrwają wiele na drogach w każdych warunkach pogodowych. Finalne części, wydrukowane w 3D z wykorzystaniem tej żywicy, są również uniwersalne i pasują do kierownic o różnych rozmiarach.
„Kompaktowa obudowa mieści diodę wraz z radiatorem i sterownikiem oraz umożliwia szybki montaż na kierownicy. Daje to swobodę dostosowania do różnych średnic kierownicy. Cały zestaw został symetrycznie zdublowany po obu stronach kierownicy, co daje łącznie 20 W i 2400 lm oraz szeroką perspektywę podczas nocnej jazdy. Lampy rowerowe są również bardzo trwałe. Uzyskanie takich wyników bez Inkspire 2 i żywicy BASF byłoby znacznie bardziej kosztowne i czasochłonne” – podsumowuje Krzysztof.