Jak druk 3D zwiększa efektywność produkcji paneli fotowoltaicznych?

Do głównych zalet druku 3D należą oszczędności – zarówno czasu jak i kosztów – w stosunku do innych, tradycyjnych metod wytwórczych. Potencjał technologii addytywnych wykorzystywany jest w firmach o szerokim spektrum specjalizacji. Jednym z przykładów jest firma Solarlytics, która wykorzystuje drukarkę 3D MakerBot METHOD X do wytwarzania osprzętu, optymalizującego procesy produkcyjne. Zastosowanie druku 3D zamiast konwencjonalnych metod fabrykacji pozwoliło na niebotyczne oszczędności, m.in. redukcję kosztów wytwarzania o 98%, a także skrócenie czasu produkcji z 20 do 2 dni.

Solarlytics specjalizuje się w udoskonalaniu ogniw fotowoltaicznych. Uzależnienie produkcji od zewnętrznych dostawców osprzętu używanego na hali produkcyjnej było dla nich poważnym problemem. Dla wielu firm, wiąże się to z wysokimi kosztami, a niekiedy także z opóźnieniami w produkcji. Uniemożliwia to bieżące udoskonalanie produktów, na podstawie obserwacji i wymagań danej aplikacji.

Optymalizacja i dostosowanie produktu wiąże się z koniecznością stałego testowania. Dotychczas stosowana praktyka przenoszenia modułów fotowoltaicznych między stanowiskami produkcyjnymi i testowymi jest nie tylko czasochłonna, ale również generuje potencjalną możliwość uszkodzenia paneli fotowoltaicznych. Zamocowanie elementów jezdnych do testowanych elementów fotowoltaicznych niweluje ryzyko uszkodzenia i skraca czas wymagany na transport produktów między stanowiskami. Wszystko może być wykonane przez jednego pracownika, a całe zadanie zajmuje znacznie mniej czasu i zapewnia bezpieczeństwo, zarówno dla pracownika, jak i produktu.

Dlaczego technologie addytywne?

Specjalne uchwyty mocujące koła do paneli fotowoltaicznych zostały wykonane z wykorzystaniem technologii druku 3D. Koszt wytworzenia jednego uchwytu na drukarce 3D to 83 USD, a czas realizacji to tylko 2 dni, podczas gdy dostarczenie elementów od zewnętrznego dostawcy mogłoby kosztować nawet 10 000 USD, a czas oczekiwania to 20 dni roboczych.

Firma Solarlytics wykorzystywała już wcześniej technologie przyrostowe, niemniej jednak pierwsze inwestycje nie należały do udanych. Startup korzystał z niskobudżetowej drukarki 3D, która wymagała częstej kalibracji, a wydruki nie spełniały wymagań jakościowych. Wykonanie mocowań elementów jezdnych z małymi tolerancjami wymiarowymi nie byłoby możliwe za pomocą takiego urządzenia.

W 2019 roku firma Solarlytics zainwestowała w nowe urządzenie do wytwarzania przyrostowego. Do firmy trafiło urządzenie MakerBot METHOD X, które umożliwło drukowanie 3D z wymagających materiałów, zapewniających wysoką wytrzymałość. Takie filamenty często wymagają nie tylko wyższej temperatury wytłaczania, ale także zamkniętej komory roboczej. Wytwarzanie mocowań do modułów fotowoltaicznych wymaga zastosowania materiałów o podwyższonej wytrzymałości, takich jak ABS i ASA.

Ponadto, możliwość druku 3D z dwóch materiałów pozwala na zastosowanie rozpuszczalnego filamentu podporowego Stratasys® SR–30. Umożliwia to zaprojektowanie mechanizmu zacisku koła jako jednego, złożonego komponentu z łożyskami i elementami łączącymi wewnątrz modelu. Wykonanie elementu w ten sposób nie byłoby możliwe za pomocą obróbki skrawaniem. Dzięki METHOD X, inżynierowie Solarlytics mogli wysłać projekt CAD do drukarki 3D i wydrukować gotowy model za jednym razem, zamiast trzech lub czterech prób.

Do najczęściej wymienianych przez inżynierów Solarlytics zalet drukarki MakerBot METHOD X należą: