Кейсы применения 3D-принтеров Volgobot в производстве

Из этой статьи вы узнаете о некоторых примерах применения 3D-принтеров производства российской компании Volgobot.

Содержание:

• О компании Volgobot
• Кейсы применения 3D-печати VolgoBot в производстве
  • Создание игровых фигурок для настолки
  • Печать на Volgobot A4 PRO материалом REC PEEK GF-30
  • Печать для литья на предприятии Bellerophon Studio

О компании Volgobot

Команда молодых и смелых инженеров, работающих в области разработки и производства 3D-принтеров уже более 6 лет. Наша миссия - предоставить нашим клиентам высококачественные устройства с исключительной производительностью.

В июле 2014 началась разработка 3D-принтера VolgoBot 0.0, это было начало деятельности компании в 3D-печати — разработка принтера в рамках проекта RepStrap, сделанного из дерева и б/у-компонентов. 

Как это начиналось: ВолгоБот 0.0

В октябре того же года был разработан VolgoBot 0.1 — 3D-принтер на основе концепции RepRap, содержащий 3D-печатные детали, изготовленные на другом 3D-принтере. 

Первая печать VolgoBot 0.1

Уже к сентябрю 2015 был подготовлен выход VolgoBot 1.0. — первого прототипа коммерческого 3D-принтера компании, а в декабре того же года — VolgoBot 1.2. В это же время был завершен процесс регистрации компании и начата коммерческая деятельность.

Таймлапс печати на VolgoBot 1.0

В сентябре 2018 собран первый прототип 3D-принтера VolgoBot с термокамерой — VolgoBot A4 PRO, а через год — VolgoBot A4 2.3 PRO — производственная версия этого принтера. 

В мае двадцатого года, после полного изменения дизайна принтера, завершилось создание версии VolgoBot A4 2.5 Pro. Этот принтер мог печатать уже практически любыми доступными в продаже филаментами.

В январе 2021 компания вышла на международный рынок и начала продавать принтеры в страны бывшего Союза и Германию.

Январь 2022 ознаменовался состоявшимся запуском серий принтера VolgoBot размерных версий A5, A4, A3 и A2, созданных для разных областей применения.

Кейсы применения 3D-печати VolgoBot в производстве

Создание игровых фигурок для настолки

Волгоградский предприниматель Михаил Мысин, профессиональный футболист и тренер с многолетним стажем, обратился к компании с заказом на печать игровых фишек для настольной игры "Чемпионат по футболу".

Автор игры рассказал историю ее создания:

"Мы с семьей часто играем в настольные игры, но нам не хватало спортивной игры, где победы сменяются поражениями, упорные тренировки приносят результат и до последнего тура не ясно, кто станет чемпионом. Получилась очень интересная футбольная игра с геймплеем, которого нет ни в одной другой спортивной игре.”

Основными требованиями заказчика были качество и яркость игровых фигур, так как игра предназначена для детей. Чтобы удовлетворить требования Михаила Мысина, специалисты компании "Волгобот" выбрали для печати прочный и яркий материал. Технология производства также была выбрана таким образом, чтобы обеспечить высокое качество поверхности и долговечность игровых фигур.

Игровые фигуры для игры "Чемпионат по футболу" изготовлены из цветных фотополимерных смол eSun и gorky liquid на фотополимерном 3D-принтере. Благодаря этому решению нет необходимости окрашивать игровые фигуры.

Процесс фотополимерной печати происходит следующим образом.

Полимерный принтер MSLA заполняется нужным видом смолы. В процессе MSLA (масочной стереолитографии) синтетический полимер избирательно освещается снизу жидкокристаллическими светодиодами.

ЖК-светодиод формирует маску для каждого слоя печати таким образом, чтобы ультрафиолетовый свет не попадал на определенные участки. ЖК-маска отображается в цифровом виде и состоит из пикселей, которые определяют максимально возможное разрешение.

Таким образом, полимер отверждается только там, где это необходимо. Затем готовая деталь освещается, снимается и промывается для удаления остатков полимерной смолы.

После завершения работы над первой партией мы попросили заказчика дать отзыв о его работе.

Михаил Мысин сказал, что в целом он доволен качеством печати, но в будущем хотел бы улучшить качество деталей и поверхностей. Он отметил, что эти проблемы возникли из-за недостаточной проработки процесса, и он ожидает, что проблема будет решена в ближайшем будущем.

Предприниматель высоко оценил техническую поддержку и общение со специалистами компании "Волгобот":

Михаил планирует продолжать работать с Volgobot, а сотрудники компании всегда рады помочь с воплощением любой столь интересной идеи и предоставить её отличную реализацию, которая понравится клиенту.

Печать на Volgobot A4 PRO материалом REC PEEK GF-30

О свойствах материала PEEK

Полиэфирэфиркетон, как и любой другой материал, не лишен недостатков, но этот полимер обладает выдающимися свойствами, делающими его применение предпочтительным во многих областях.

Его основные плюсы:

• стойкость к высоким температурам более 300°C;

• хорошие механические и диэлектрические свойства;

• низкое трение;

• уровень огнебезопасности V-0 по UL94 — не поддерживает горение;

• низкая токсичность продуктов горения;

• высокая сопротивляемость химическим реакциям;

• стойкость к воздействию радиации.

Его основные минусы: 

• высокая стоимость — и это самый большой недостаток данного материала, ведь 1 кг этого полимера в виде гранул стоит от 25 000р, а в виде филамента цена составит более 50 000р за 1 кг, поэтому изделия из этого материала чрезвычайно дороги, и многие считают, что он используется исключительно в военной промышленности или в медицинских целях и ему не место в обычной 3D-печати, но мы постараемся развеять эти предрассудки;

• плохая когезия между слоями: при печати в камере с температурой 140°C и ниже слои не спекаются толком, и изделие можно расковырять и размотать голыми руками как клубок ниток, потому дополнительная термообработка для этого материала обязательна;

• печатаемое изделие плохо прилипает к платформе, — о том, как решить эту проблему, читайте далее.

Мы смогли справиться со вторым и третьим пунктами, но первый пункт был решен сотрудниками компании REC. 

Более подробные прочностные характеристики сырья можно посмотреть здесь:

Подробнее о свойствах материалов REC читайте в каталоге.

Итак, о собственно кейсе. Компания по производству органических химикатов имеет парк иностранного оборудования. Это оборудование подключено к различным химическим резервуарам через шланги. Шланги соединены с различными фитингами и тройниками для облегчения соединения между оборудованием и резервуарами. Эти фитинги изготовлены из POM-C или PA6, а шланги используются для транспортировки кислот, щелочей и спиртовых концентратов. 

Срок годности оригинальных фитингов составляет около одного месяца, а их производство и доставка обходятся дорого. Перед компанией стояла задача найти материал и изготовить пробные образцы с гораздо более длительным сроком использования, которые были бы экономически эффективны в среднесрочной перспективе. Первоначальная идея заключалась в том, чтобы разделить устройства по средам применения (кислоты, щелочи, спирты) и подбирать материал для конкретных сред отдельно. Однако оказалось, что устройства многофункциональны и используются в разное время во всех этих средах, поэтому задача усложнилась тем, что нам нужно было найти один и тот же многофункциональный полимер, и это, конечно же, был PEEK.

О предварительной подготовке к печати. Как и большинство "технических" филаментов, PEEK гигроскопичен. Поэтому мы развернули его и дали ему высохнуть в термокамере нашего принтера. PEEK высыхает под воздействием потоков горячего воздуха, поэтому мы нагреваем камеру до 100°C. Через 4 часа мы вынимаем полимер и кладем его в сушилку eSun, которая ничего не сушит, но сохраняет нить в идеальном состоянии. После подготовки сырья необходимо подготовить принтер. Возьмите накладку платформы, удалите все остатки адгезива и материала от последней печати, затем, с помощью бытового чистящего средства, очистите накладку/платформу и дайте ей высохнуть. После высыхания протрите поверхность тканью, смоченной в ацетоне или другом растворителе. Затем нанесите наш секретный клей в два слоя, дайте ему высохнуть и положите платформу обратно в принтер. Фотография секретного клея:

Существует много мнений и рекомендаций по поводу клея. И мы, и ребята из REC столкнулись с большими трудностями в поиске подходящего клея. Мы пробовали несколько зарубежных клеев, результаты были положительные, но не всегда стабильные, а дополнительным фактором была высокая стоимость (в среднем от 4000 р) и время доставки (более месяца). Этот же клей прекрасно подходит, есть практически в каждом ларьке канцтоваров и книжном магазине, да и стоит около 50 р. На этом подготовка завершена.

Настройки и характеристики печати:

• Размеры модели: 75 x 75 x 70мм

• Диаметр сопла: 0,6мм;

• Высота слоя: 0,3мм;

• Высота первого слоя: 0,3мм;

• Ширина линии: 0,6мм;

• Количество линий стенок: 10;

• Верхний и нижний слои: 4;

• Заполнение: 100%.

• Рабочая T экструдера: 430° C;

• T камеры: 140°C;

• T платформы: 165°C;

• Скорость печати: 40 мм/с;

• Ретракция: 0,5 мм;

• Скорость ретракции: 30 мм/с;

• Охлаждение выкл.;

• Рафт: поля 10 мм.

Поскольку существует вероятность того, что деталь будет отслаиваться слой за слоем, мы задаем цикл термического охлаждения в принтере в финальном Gcode. Используем команду "M104 S165 G4 S60" для снижения температуры печатной платформы со 165°C до 140°C со скоростью 1°C/минуту, таким образом выравнивая температуру платформы с температурой камеры принтера

Выглядит это так: 

В конце — код для охлаждения модели, около часа (G4 S3600), после чего идет стадия охлаждения камеры и печатной платформы.

Результат: 

Этот процесс практически исключает риск появления трещин на деталях и снижает вероятность смятия по краям.

Пример изделия — напечатанная PEEK GF-30 втулка. Вы можете видеть, как она выглядит на фото ниже. Такая деталь не закончена, она еще довольно хрупкая и нуждается в дальнейшей термообработке.

Чтобы укрепить детали из PEEK, сделав их более прочными, необходимо провести отжиг. Отжечь можно по двум вариантам — для профи и для лентяев, — и они оба хороши, так как оба работают. 

Отжиг “для профессионалов” предполагает наличие программируемой муфельной печи, которая есть не у каждого. Потому мы его так и назвали, “для профессионалов” — не любительское оборудование нужно.

Вот цикл отжига PEEK по этому процессу:

Вариант для тех, у кого нет программируемой муфельной печи. 

Возьмите металлическую коробочку, заполните её на на несколько сантиметров от дна песком и слегка утрамбуйте его.

Положите ваши детали, засыпьте тем же песком и утрамбуйте песок вокруг них.

Закройте коробочку, поставьте в духовку на 200°C и оставьте греться. Через трое суток выключите духовку, дождитесь остывания и извлеките напечатанное и запеченное. С этим способом детали получатся столь же прочными, как в программируемой муфельной печи, но это будет во-первых дольше, а во-вторых — размеры детали могут слегка “поплыть”.

Экономику процесса рассмотрим на примере изготовления всё того же штуцера. Эта деталь была изготовлена бесплатно, не считая затрат на электричество (так как материал для детали был бесплатным). Но, если все пойдет хорошо, то в будущем мы будем производить эту деталь по цене около 10 198 рублей. Может показаться, что это довольно дорого, но можно с уверенностью сказать, что деталь окупится через год. После четырехмесячных испытаний есть полная уверенность, что деталь прослужит значительно дольше минимума.

Печать для литья на предприятии Bellerophon Studio

В кузнице-мастерской Алексея Струкова «Дом кузнеца», известной ранее как Bellerophon Studio, на 3D-принтере VolgoBot печатали выплавляемые модели для литья металлом. 

Смотрите видео о применении 3D-принтера на канале Алексея:

Плюсы и минусы 3D-принтеров VolgoBot

Top 3D Shop и производитель дают официальную гарантию на всё поставляемое оборудование, а также оказывают техническую поддержку и гарантийное обслуживание.