Доступный роботизированный экструдер открывает возможности крупномасштабной 3D-печати композитов

CEAD (Дельфт, Нидерланды) коммерциализировала систему CFAM Prime для крупномасштабной 3D-печати композитов, используя запатентованную печатающую головку, которая может армировать термопласты как непрерывными, так и короткими волокнами в одной детали. В то время как нидерландский производитель композитов Poly Products (Веркендам, Нидерланды) объясняет свои инвестиции в эту систему в статье «Думай крупно, печатай еще крупнее» в текущем номере Kunststof Magazine, CEAD признает, что другие компании требуют иного подхода.

«Мы видим, что спрос на крупномасштабную 3D-печать растет», — объявляет глава бизнес-развития CEAD Шарлен ван Вингерден. «Но не у каждой компании есть место для большой установки вроде нашей системы CFAM из-за ее габаритов 8 на 4 на 4,5 метра». Однако, поскольку многие компании уже имеют роботизированные манипуляторы или портальные системы (например, станки с ЧПУ), CEAD разработала автономный экструдер, который можно интегрировать в такие системы, тем самым предлагая решение с пониженными инвестициями для изучения возможностей аддитивного производства.

«Мы изготавливали формы с помощью ЧПУ-обработанного полиуretanового пено и ручной укладки СФП (стекловолокнисто-усиленного пластика), но этот подход требовал слишком много труда и отходов», — объясняет Дьёрдь Юхас, владелец Rapid Prototyping (Будапешт, Венгрия), который купил роботизированный экструдер CEAD в декабре. «Теперь мы 3D-печатаем формы, используя полипропилен, усиленный 30% короткими стекловолокнами, и сокращаем трудозатраты на 50%».

Роботизированный экструдер CEAD разработан как легкое решение с высокой производительностью для крупномасштабной 3D-печати композитов. Эта система поставляется со всем необходимым для 3D-печати: роботизированный экструдер, управление на базе Siemens PLC, хранение материала, транспортировка материала, водяное охлаждение и легко устанавливаемый кронштейн монтажа экструдера.

Высоконаполненные полимеры и широкий спектр термопластов

Роботизированный экструдер CEAD — это специально разработанная высокотемпературная система, предназначенная для 3D-печати. Используя четыре тепловые зоны, экструдер постепенно расплавляет чистые или армированные термопластические гранулы. Он приводится в действие сервоприводом Siemens и планетарной редуктором для более высоких крутящих моментов, необходимых для обработки определенных материалов. Роботизированный экструдер спроектирован для достижения температур 330°С по умолчанию или до 400°С для высокотемпературной версии, что позволяет экструдировать широкий спектр волокнисто-усиленных термопластических материалов — даже PEEK (полиэтерэтеркетон).

Обновление до 1-киловаттного сервопривода дает стандартный крутящий момент 63 Нм и пиковый крутящий момент 144 Нм, что полезно для печати сложных и прочных материалов с высокой производительностью. Использование инженерных материалов может довести экструдер до пределов его возможностей, например, Arnite PET (полиэтилентерефталат), усиленный 50% стекловолокном, и углерод-наполненный PESU (полиэтерсульфон). Хотя стандартный сервопривод способен обрабатывать эти материалы, обновление дает немного больше производительности, если нужно.

Хранение и транспортировка материала

Роботизированный экструдер включает хранение до 25 килограммов материала, который не требует тщательной сушки. Для материала, требующего сушки, насос транспортировки материала расположен под хранилищем и может быть напрямую подключен к внешней сушилке. Насос транспортировки дует сушеный материал в загрузочный бункер экструдера, процесс, который точно настраивается через управление Siemens.

Поскольку роботизированный экструдер поставляется как полный пакет, блок транспортировки материала включен. Много исследований ушло в разработку надежной системы транспортировки материала, потому что она критична для печати в течение длительных периодов без присмотра или при печати дорогими инженерными материалами. «Мы считаем неприемлемым отказ печати из-за отказа системы транспортировки», — говорит Вингерден. «CEAD уникальна тем, что блок транспортировки является стандартным компонентом, поставляемым с экструдером».

Простая интеграция и управление

Вся система управляется через сенсорный экран Siemens, на котором работает ПО CEAD, специально разработанное для роботизированного экструдера и систем CFAM, основанное на многолетнем опыте в экструзии пластиков, 3D-печати и разработке станков.

Все компоненты роботизированного экструдера работают вместе для полностью интегрированной системы. Оператор взаимодействует с панелью управления Siemens, которая может быть подключена к роботу или портальной системе. Роботизированный экструдер управляется всего двумя сигналами — аналоговым 0–10 вольт и цифровым 0–24 вольт постоянного тока — предлагая надежную систему для роботизированной руки или портала для управления экструдером. Недавно CEAD представила управление роботизированным экструдером через Profinet, позволяющее более продвинутые варианты интеграции.

Также включается специальный кронштейн монтажа, требующий всего несколько болтов для установки роботизированного экструдера на роботизированную руку или портал.

Вспомогательные системы

CEAD также предлагает легко интегрируемую систему сушки и другие компоненты, такие как наборы сопел. Rapid Prototyping купила сушилку в дополнение к своему роботизированному экструдеру. «Так мы можем печатать из ряда материалов, например, PET, PET-G и ABS», — говорит Юхас.