Tradycja zapisana w geometrii.

Kiedy wydruk ma zagrać. Druk 3D w budowie nietypowych instrumentów

Druk 3D kojarzy się najczęściej z obudowami, uchwytami, częściami zamiennymi i prototypami. Tymczasem technologia ta sprawdza się również w znacznie mniej oczywistych realizacjach - na przykład przy wykonywaniu elementów tradycyjnych instrumentów, takich jak kozioł weselny.

To dobry przykład projektu, w którym nie wystarczy, aby część tylko dobrze wyglądała. Musi jeszcze pasować do pozostałych elementów, zachować odpowiednią geometrię, umożliwiać szczelne połączenie i być przygotowana z myślą o dalszym montażu oraz testach.

Instrument to nie zbiór przypadkowych części

W projektach tego typu każdy element współpracuje z kolejnym. Znaczenie mogą mieć nie tylko wymiary zewnętrzne, ale również średnice kanałów, długość poszczególnych odcinków, rozmieszczenie otworów, głębokość osadzenia oraz sposób łączenia części.

W elementach prowadzących powietrze nawet niewielka zmiana geometrii może wpłynąć na działanie całego układu. Dlatego podczas przygotowania modeli trzeba patrzeć na instrument jako na całość, a nie na kilka niezależnych wydruków.

Najczęściej analizujemy między innymi:

• które wymiary mają znaczenie dla działania instrumentu,
• gdzie wymagane jest szczelne połączenie,
• czy elementy będą często składane i rozkładane,
• jak zapewnić powtarzalność kolejnych części,
• które miejsca mogą wymagać późniejszego dopasowania.

W druku 3D liczy się także to, czego nie widać

Wiele osób ocenia wydruk głównie po powierzchni zewnętrznej. W przypadku kanałów, przewodów i elementów łączących równie ważne jest jednak wnętrze części.

Przypadkowe przewężenie, pozostałości podpór albo źle zaplanowany podział modelu mogą utrudnić przepływ powietrza lub późniejszy montaż. Z tego powodu orientację wydruku i sposób podziału części warto ustalić już podczas projektowania, a nie dopiero na etapie przygotowania pliku do drukarki.

Nie zawsze najlepszym rozwiązaniem jest wykonanie całego elementu jako jednej bryły. Czasami korzystniejsze okazuje się podzielenie go na kilka segmentów, zastosowanie połączenia wciskanego lub gwintowanego albo pozostawienie miejsca na dodatkowe uszczelnienie.

Dokładny wymiar nie zawsze oznacza dobre połączenie

Dwie części mogą mieć prawidłowe wymiary, a mimo to łączyć się zbyt luźno albo zbyt ciasno. Trzeba pamiętać, że modele cyfrowe są idealne, natomiast rzeczywisty wydruk zawsze ma określoną tolerancję.

Inaczej przygotowuje się połączenie montowane na stałe, inaczej element regulowany, a jeszcze inaczej część, która ma być często wyjmowana podczas transportu lub konserwacji. W zależności od zastosowania można wykorzystać lekki wcisk, połączenie stożkowe, gwint albo gniazdo przygotowane pod dodatkowy materiał uszczelniający.

Dobrym rozwiązaniem jest wykonanie krótkiego wydruku próbnego obejmującego samo połączenie. Pozwala to sprawdzić pasowanie bez drukowania całej części i ogranicza koszt ewentualnych poprawek.

Pierwszy wydruk może być etapem, a nie końcem pracy

Drukarka dokładnie odwzorowuje przygotowany model, ale nie ocenia brzmienia instrumentu ani poprawności strojenia. Dlatego przy takich realizacjach szczególnie ważna jest współpraca z osobą, która zna daną konstrukcję i może sprawdzić ją w praktyce.

Pierwsza wersja może pełnić funkcję prototypu. Po montażu i próbach można wprowadzić drobne zmiany, takie jak korekta średnicy, długości, położenia otworu, głębokości osadzenia lub sposobu łączenia.

To właśnie jedna z największych zalet druku 3D. Zamiast wykonywać całą część od początku tradycyjną metodą, zmieniamy model cyfrowy i przygotowujemy poprawioną wersję. Pozwala to szybciej sprawdzać kolejne rozwiązania i stopniowo dochodzić do właściwego efektu.

Materiał dobiera się do funkcji, nie tylko do wyglądu

Przy wyborze filamentu trzeba uwzględnić sposób użytkowania części. Innych właściwości może wymagać długa, cienka piszczałka, innych masywniejszy łącznik, a jeszcze innych element narażony na częsty montaż, ściskanie lub przypadkowe uderzenia.

Pod uwagę bierzemy między innymi:

• sztywność i odporność na odkształcenia,
• odporność na pękanie,
• stabilność wymiarową,
• kontakt z wilgocią,
• warunki przechowywania,
• częstotliwość składania instrumentu.

Nie zawsze najtwardszy materiał będzie najlepszy. Część może być bardzo sztywna, ale jednocześnie bardziej podatna na kruche pęknięcie. Dlatego materiał, geometria i grubość ścianek powinny być dobierane razem.

Co przygotować przed zleceniem podobnej realizacji?

Najłatwiej rozpocząć pracę, gdy dostępny jest gotowy model 3D. Jeżeli go nie ma, potrzebny może być wzorcowy element, dokumentacja wymiarowa albo egzemplarz, do którego nowe części mają zostać dopasowane.

Przed rozpoczęciem projektu warto ustalić:

• które wymiary są krytyczne,
• gdzie potrzebna jest szczelność,
• czy części mają być demontowane,
• czy pierwsza wersja będzie prototypem,
• kto sprawdzi instrument po złożeniu,
• czy możliwe będzie wykonanie kolejnych prób i korekt.

Im więcej wiadomo o sposobie działania i użytkowania instrumentu, tym łatwiej dobrać właściwe tolerancje, podział modeli, orientację wydruku oraz materiał.

Nowoczesna metoda może wspierać tradycyjne rzemiosło

Druk 3D nie musi zastępować pracy budowniczego instrumentów ani tradycyjnych metod wykonania. Może natomiast pomóc w przygotowaniu prototypu, odtworzeniu brakujących elementów, przetestowaniu nowej geometrii lub wykonaniu całego zestawu części do dalszego montażu i strojenia.

W 3Dfactory.biz realizujemy również takie nietypowe zlecenia. Elementy kozła weselnego pokazują, że druk 3D może znaleźć zastosowanie wszędzie tam, gdzie potrzebna jest precyzja, możliwość wprowadzania poprawek i wykonanie części, których nie można kupić jako gotowego produktu.

Najpierw trzeba jednak zrozumieć, jak dany element ma działać. Dopiero później można zdecydować, jak go zaprojektować i wydrukować. To podejście pozwala wykorzystać nowoczesną technologię w sposób praktyczny, bez odbierania tradycyjnej konstrukcji jej charakteru.