Visitors hit counter, stats, email report, location on a map, SEO for Joomla, Wordpress, Drupal, Magento and Prestashop

Svet mehatronike

Izdelali kolo s tehniko 3D tiska z MIG varjenjem

smlogo color

Nizozemski študenti so oblikovali in izdelali kolo s tehniko 3D tiska z MIG varjenjem. Futuristično oblikovano kolo, imenovano “Arc Bicycle” ali “kolo iz lokov” je skupina nizozemskih  študentov iz Delft tehnološke univerze oblikovala v sodelovanju s startup podjetjem MX3D, ki si želi uspeti na trgu z inovativnim pristopom 3D varjenja kontroliranega z robotsko roko. Tehniko, ki jo že poznajo v avtomobilski industriji, so uporabili tako da z varjenjem robotska roka s postopkom MIG nanaša kovino. Navarjena kovina ima obliko podobno stalagmitu, le da je površina prereza veliko bolj konstantna. Zaradi hitrosti s katero raste je »jekleni stalagmit« neobčutljiv na gravitacijo.

Pomembnost tega dosežka ni le v ustvarjenem izdelku, temveč predvsem v uporabljeni tehniki tiskanja. Kolo pa je le dokaz delovanja tehnološkega koncepta uporabljenega pri izdelavi. Uporabljena tehnika se imenuje »Wire and Arc Additive Manufacturing« (WAAM) in omogoča nanašanje in pretaljevanje materiala v obliki žice, podobno kot pri varjenju. Celoten proces vodi standardna industrijska robotska roka, kot se uporablja v masovni proizvodnji. Proces omogoča nanašanje v katerikoli smeri, kjerkoli v prostoru in brez podpor. Potrebno je le začetno točko definirati na neki kovinski plošči sposobni prenašati zamišljeno konstrukcijo. Tako lahko natisnemo veliko večje objekte, kot na hobi napravah, iz kovine. Čeprav prinaša nekatere prednosti v področje 3D tiska, se pojavijo tudi določene omejitve.

Segrevanje kovine na svežem zraku povzroča oksidacijo, zato mora biti območje pretaljevanja v oblaku inertnega plina ali pa v zaprtem prostoru zapolnjenim s takim plinom. Zaradi pretaljevanja kovine pri prenašanju materiala se ta ne nanaša zelo natančno. To pomeni, da so tolerance zunanjih dimenzij veliko slabše, kot pa pri drugih načinih tiskanja kovin. Uporablja se tehnika MIG varjenja, torej varjenje z oplaščeno elektrodo v zaščitnem plinu. Kovina, ki se tali in nanaša, je nanesena okoli taljive elektrode. Kovina ima zaradi metode izdelave nekoliko slabše materialne lastnosti in je to potrebno upoštevati že pri sami konstrukciji.

Kovinska konstrukcija ima tudi samopodporno funkcijo. Zaradi tega lahko tiskamo loke poljubnih dimenzij, različnih premerov in v naključnih smereh brez podpore vse dokler začetne točke oziroma nosilne točke in konstrukcija zdržijo obremenitve. Študenti so oblikovali kolo, pri katerem so morali upoštevati sile, ki se prenašajo po okvirju in njihove smeri, hkrati pa tudi skrbeti za estetiko. V izogib točkam koncentriranih napetosti so morali konstrukcijo ustrezno oblikovati. S tem pristopom so prišli do optimalne konstrukcije, pri kateri potekajo prostorsko navarjene kovinske  krivulje v istih smereh  kot potekajo silnice po okvirju. Nastalo je »kolo iz lokov«.

Okvir kolesa, izdelan s to tehnologijo, spominja na pajkovo mrežo, ki povezuje obe kolesi, sedež in krmilo. Navarjen lok izgleda kot ukrivljena palica s slabo površinsko obdelavo in brez povečevalnega stekla opaziš tudi plasti po katerih se je material nanašal. Slaba površinska kakovost je posledica iskrenja in letenja kapljic medtem ko je natisnjen material še vroč. Če si zamislimo pot oplaščene elektrode, ki jo opiše robotska roka pri tiskanju neke krivulje, mora biti ta v vsaki točki nanašanja pravokotno na površino, na katero nanaša material in za to skrbi 6-osna robotska roka.

S to tehniko lahko tiskamo veliko večje konstrukcije od velikosti tiskalne naprave, saj se proces ne odvija v zaprtem prostoru naprave. Varjenje se lahko začne, nadaljuje ali konča do kjerkoli ima robotska roka še doseg. Uporabimo lahko tudi več kot eno napravo za nanašanje, saj z metodo »printing outside the box« nismo omejeni na eno napravo in na tisk v z napravo omejenem prostoru.  Naslednji cilj podjetja in partnerjev sodelujočih pri tem podvigu kot so TU Delft, Autodesk, ABB, Lenovo, je tisk kovinskega mostu preko enega izmed  kanalov v severnem delu Amsterdama. Struktura konstrukcije bi morala biti podobna, kot pri kolesu. Naravne oblike, brez ostrih prehodov in mest, kjer bi se lahko kopičile napetosti. Namen tega projekta je razvoj tehnike tiskanja, hkrati pa tudi prikazati zmožnosti sistema in predstavitev možnosti v drugih aplikacijah. Sodelujoči pri projektu vidijo veliko možnosti za razvoj tehnike v gradbeni stroki, letalski in vesoljski industriji. V teh strokah bi do izraza najbolj prišle lastnosti, kot so hitro tiskanje velikih modelov, možnost tiskanja »na mestu« in tiskanje izven okvirjev naprave.

Kljub ambicioznim načrtom startup podjetja MX3D, sprva niso prijetnega odziva od prebivalcev, ko so naznanili gradnjo mostu v slavni četrti »Red Light District«. Protestirali so proti 3-4 mesečni gradnji mostu z roboti v gosto naseljenem območju. Podjetje se je odločilo, da bodo gradnjo za čas trajanja prestavili na severni del, tako da lahko obiskovalci lahko opazovali gradnjo mostu. To bi bil prvi most zgrajen s tehniko 3D tiska na svetu. Vse več podobnih arhitekturnih projektov pa poteka tudi drugod po svetu, kot na primer: VULCAN na Kitajskem. Paviljon zgrajen iz 1023 različnih kosov, ki so prišli iz 20 veliko – formatnih 3D tiskalnikov in so jo sestavili na mestu samem. Industrija 3D tiskanja je začela pomembno vplivati tudi na arhitekturo, kmalu pa jo bomo čutili pri gradnji lastnih hiš.

Futurism, LLC

www.futurism.com

Več o članku si preberite v PDF reviji!