Niemiecka firma AIM3D wprowadziła na rynek nową technologię Voxelfill, która znacząco poprawia wytrzymałość mechaniczną drukowanych elementów, zbliżając je do poziomu uzyskiwanego w tradycyjnych metodach wytwarzania, takich jak wtryskowe formowanie tworzyw sztucznych.
Jednym z największych wyzwań w druku 3D, szczególnie przy użyciu technik materiału warstwowego, jest nierównomierność wytrzymałości mechanicznej komponentów w różnych osiach (XYZ). Najsłabszą stroną jest zazwyczaj oś Z, która cechuje się niższą wytrzymałością na rozciąganie i większą kruchością. Technologia Voxelfill eliminuje ten problem, zapewniając niemal izotropowe właściwości mechaniczne, dzięki czemu komponenty uzyskują wytrzymałość na poziomie do 100% w kierunku druku.
Rozwój technologii i jej walidacja
Technologia Voxelfill oparta na metodzie CEM (Compound Extrusion Modeling) łączy w sobie zalety wtryskowego formowania tworzyw sztucznych z możliwościami druku 3D. Jest to technika, która pozwala na uzyskanie blisko 80-100% wytrzymałości na rozciąganie w porównaniu do elementów wykonanych wtryskowo. AIM3D rozwija drukarki 3D wykorzystujące w pracy granulat (pellet) zamiast filamentów stosowanych w drukarkach 3D typu FDM/FFF. Użycie granulatu oraz możliwość wykorzystania materiału pochodzącego z recyklingu przekłada się na znacznie niższe koszty produkcji, co czyni druk 3D jeszcze bardziej ekonomicznym.
Proces Voxelfill może być licencjonowany do użytkowników innych technologii druku 3D, co dodatkowo zwiększa jego potencjał rynkowy. Jest odpowiedni zarówno dla materiałów termoplastycznych, jak i metali czy ceramiki, co czyni go uniwersalnym rozwiązaniem dla różnych gałęzi przemysłu.
Zwiększona wytrzymałość dla materiałów wzmocnionych włóknami
AIM3D przeprowadziło testy, które potwierdziły, że metoda Voxelfill nie tylko poprawia właściwości czystych termoplastów, ale również tworzyw wzmocnionych włóknami. Testy wytrzymałości na rozciąganie wykazały ponad dwukrotną poprawę w porównaniu do tradycyjnych metod druku FDM. Próbki wykonane z materiałów wzmocnionych, takich jak PETG GF30, uzyskały znaczną poprawę w osi Z, co jest szczególnie istotne w kontekście wytrzymałości mechanicznej.
Voxelfill osiąga wytrzymałość na poziomie 40 MPa w osi Z, podczas gdy tradycyjne próbki FDM osiągają jedynie 20 MPa. W testach porównawczych wytrzymałość próbek poziomych wyniosła 53 MPa. Wyniki te pokazują, że Voxelfill nie tylko eliminuje słabe punkty technologii warstwowej, ale również wprowadza nowe możliwości w zakresie wytrzymałości w osiach X, Y i Z.
Zastosowanie technologii Voxelfill w przemyśle
Metoda Voxelfill otwiera drzwi do szerokiego zastosowania technologii druku 3D w przemyśle, w tym w branży motoryzacyjnej, lotniczej, kolejowej oraz obronnej. AIM3D kontynuuje prace nad dalszym rozwojem tej technologii, aby jeszcze bardziej zwiększyć prędkość drukowania oraz poprawić jakość produktów końcowych. Ich drukarki, takie jak ExAM 510, osiągają już wydajność na poziomie 150 cm³/h, a w przyszłości firma planuje podwoić te wartości.
Ponadto Voxelfill oferuje unikalną możliwość druku komponentów wielomateriałowych, co pozwala na dostosowanie właściwości mechanicznych, takich jak elastyczność, sztywność czy masa. Technologia ta umożliwia także selektywne wypełnianie tylko tych części komponentów, które są kluczowe z punktu widzenia przepływu sił, co przekłada się na oszczędność materiałów i zmniejszenie masy.
Źródło: materiały prasowe AIM3D
