Technologia MJP w produkcji przemysłowej w zakładach Shapeways

Holenderska firma usługowa Shapeways to jeden z liderów światowego rynku konsumpcyjnego druku 3D na zamówienie. Założona w 2008 r. w Eindhoven, była częścią programu akceleracyjnego inkubatora Philips Electronics. Na przestrzeni lat wyznaczyła nowe standardy w obszarze realizacji usług druku 3D skierowanych do osób spoza przemysłu czy zaawansowanej medycyny. Od 2010 r. siedziba główna Shapeways mieści się w Nowym Jorku, a zakłady produkcyjne są zlokalizowane w nowojorskim Queens, Seattle oraz Eindhoven.

To co czyni ofertę Shapeways wyjątkową to platforma internetowa, będąca w istocie olbrzymim marketplace dla dziesiątek tysięcy projektantów 3D na całym świecie. Projektanci uruchamiają w ramach platformy własne sklepy internetowe, za pomocą których sprzedają własne wyroby – począwszy od biżuterii wykonanej z metali szlachetnych, poprzez akcesoria gamingowe, a skończywszy na zróżnicowanych przedmiotach codziennego użytku. Ich produkcją zajmuje się Shapeways – projektanci przygotowują jedynie wzorcowe modele, które są podstawą prezentacji ich oferty, natomiast Holendrzy odpowiadają już za wyprodukowanie i dostarczenie gotowego wyrobu zamawiającemu. Na koniec obydwie strony dzielą się między sobą zyskiem ze sprzedaży.

Technologie przyrostowe w Shapeways

Aktualnie na Shapeways zarejestrowanych jest ponad 40 tysięcy sklepów. Baza produktowa poszerza się o ponad 150 tysięcy nowych rzeczy każdego miesiąca, a liczba zamówień przekracza 120 tysięcy wyprodukowanych i wysłanych detali miesięcznie. Shapeways umożliwia produkcję rzeczy z 58 różnych materiałów (w tym z 14-karatowego złota!). Przy produkcji każdego zamówienia uczestniczy 10 pracowników odpowiedzialnych za różne jego aspekty – obsługę klienta, produkcję, kontrolę jakości i logistykę.

Jako że wszystkie sprzedawane produkty są produkowane na życzenie klienta, nie ma mowy o produkcji seryjnej. Od samego początku istnienia Shapeways istotą działalności firmy były technologie przyrostowe. Aktualnie Holendrzy wykorzystują każdą dostępną metodę druku 3D – począwszy od FDM (druku 3D z termoplastów), a skończywszy na spiekach metali. Od pewnego czasu firma z powodzeniem korzysta z rozwiązań oferowanych przez Canon, m.in. z fotopolimerowych, przemysłowych drukarek 3D ProJet 3600 z 3D Systems.

Wsparcie Canon dla Shapeways

To co przekonało Shapeways do oferty Canon to rzeczy, na które niestety dość rzadko zwraca się w momencie wyboru drukarki 3D (przede wszystkim w niskobudżetowym wydaniu) – serwis urządzeń oraz pełna dokumentacja kart materiałowych materiałów eksploatacyjnych. Standardy obsługi klienta jakie zapewnia Canon to zupełnie nowa jakość w branży druku 3D – za wszystko odpowiadają określone normy ISO. To na co zwracają np. szczególną uwagę konsultanci firmy, to kwestia uporządkowania kwestii materiałów, z których realizowane są wydruki 3D. Shapeways, które obsługuje przede wszystkim sektor konsumencki, nie może pozwolić sobie na jakiekolwiek niedopowiedzenia lub nieścisłości w tej kwestii.

Jeśli chodzi o kwestie serwisowe, to Canon ma jedną z najlepiej rozwiniętych sieci tego typu w Europie i na świecie. Zarówno dla Shapeways jak i firm świadczących podobne do Holendrów usługi przemysłowego druku 3D, bardzo istotne jest aby w przypadku wystąpienia jakichkolwiek problemów technicznych, serwis reagował albo tego samego dnia, albo najdalej w przeciągu 24 godzin od przyjęcia zgłoszenia. Jest to olbrzymia przewaga w stosunku do mniejszych firm – nawet tych z sektora wysokobudżetowego, gdzie w skrajnych przypadkach na serwisanta trzeba czekać nawet kilka dni.

Canon dostarcza Shapeways maszyny drukujące w kilku technologiach, jednakże ta, którą firma chwali sobie najbardziej jest drukujący w technologii MJP ProJet 3600, pozwalający na tworzenie detali o dużej dokładności, ruchomych elementach i ekstremalnie drobnych geometriach.

ProJet 3600, czyli technologia fotopolimerowa o zegarmistrzowskiej precyzji

Na chwilę obecną, technologia MJP (MultiJet Printing) wykorzystywana jest w trzech typach urządzeń dystrybuowanych przez Canon: maszynach serii 2500, 3600 oraz 5500X. Każdy typ urządzenia wykorzystuje inne zestawy materiałów, ma inne wymiary obszarów roboczych oraz opcje wydruku 3D. Rozpoczynając od niniejszego artykułu, w trzech kolejnych odsłonach Akademii Druku 3D Canon, będziemy opisywali jedną, konkretną serię maszyn. Zaczynamy od najpopularniejszego rozwiązania – ProJeta 3600, następcy ProJet 3510.

Obecnie numerem 3600 oznaczonych jest aż 5 maszyn. Są to dwie drukarki 3D do ogólnego użytku – ProJet 3600 oraz ProJet 3600Max, dwie drukarki 3D do wykonywania rdzeni do odlewów metodą wosku traconego – ProJet 3600W i 3600W Max oraz drukarka 3D dedykowana branży stomatologicznej – ProJet 3600 Dental.

Mechanicznie, proces druku 3D różni się od tego, jaki jest stosowany w pozostałych rozwiązaniach – czy to 3D Systems czy innych producentów maszyn tego typu. Zamiast ruchomej głowicy pracującej w osiach XY oraz obniżającego się stołu w osi Z, w drukarce 3D ProJet 3600 głowica drukująca jest na tyle szeroka, aby za jednym razem zadrukować całą szerokość stołu roboczego (oś Y). Ruchomymi elementami są stół roboczy, poruszający się w osi X. Po wydrukowaniu każdej kolejnej warstwy, głowica minimalnie się unosi w osi Z i proces jest kontynuowany. W zależności od wybranej opcji druku 3D, możliwe jest drukowanie z warstw o wysokościach: 0.032 mm (HD), 0.029 mm (UHD), 0.016 mm (XHD). Ustawienia UHD dla maszyn drukujących z wosku pozwalają drukować z warstw równych 0.020 mm.

Drukarki 3D są zróżnicowane także ze względu na rozmiar obszaru roboczego na serię „zwykłą” oraz MAX. Maszyny oznaczone symbolem MAX mogą niezależnie od wybranej wysokości warstw, zadrukować cały obszar roboczy na poziomie 298 x 183 x 203 mm, w wersji zwykłej jest to 203 x 183 x 203 mm. Drukarki 3D serii 3600 wykorzystują szeroki wachlarz dedykowanych materiałów VisiJet M3 oraz woskowy materiał podporowy.

Shapeways wykorzystuje powyższe urządzenia głównie do drukowania super precyzyjnych detali o stosunkowo niewielkich wymiarach. Z uwagi na specyfikę postprocessingu, który opisywaliśmy w poprzednim artykule z cyklu, możliwe jest wykonywanie nie tylko bardzo cienkich ścianek lub złożonych geometrii, lecz także elementów ruchomych. W przeciwieństwie do innych rozwiązań rynkowych, gdzie materiał lub struktury podporowe usuwa się mechanicznie, w technologii MJP woskowa podpora jest po prostu wytapiana.