Rok 2019 w branży druku 3D – przegląd nowości i kierunki rozwoju

Chociaż większość ludzi postrzega technologię druku 3D jako coś nowego, w rzeczywistości liczy ona sobie już 35 lat. Przez pierwsze dwie dekady istnienia była niszową i dość niedoskonałą techniką wytwórczą, wykorzystywaną wyłącznie w obszarze szybkiego prototypowania. Z czasem, wraz z rozwojem technologicznym, kolejni użytkownicy dostrzegali jej potencjał również na innych polach i wdrażali ją stopniowo w typowych procesach produkcyjnych. Gdy w 2010 r. na rynku pojawiły się pierwsze amatorskie drukarki 3D o charakterze desktopowym, popularność technologii przyrostowych gwałtownie wzrosła, a z nią świadomość tego, do czego można je wykorzystać.

Dziś w niektórych segmentach przemysłu lub usług drukarki 3D są powszechne i używa się ich na co dzień, a amatorskie, domowe odpowiedniki tych urządzeń można kupić w wybranych sklepach wielkopowierzchniowych (nie wspominając o wyspecjalizowanych punktach handlowych). Klienci przechodzą powoli z etapu eksperymentowania i poszukiwania ciekawostek technicznych do etapu kupowania konkretnych rozwiązań, które pomogą rozwinąć ich biznes lub rozwiążą określone problemy. Wychodząc naprzeciw tym oczekiwaniom, producenci drukarek 3D i materiałów eksploatacyjnych skupiają się przede wszystkim na optymalizacji produktów, by były bardziej przystępne, niezawodne i otwarte na specyficzne potrzeby użytkowników.

Rok 2019 był doskonałym tego przykładem – nie było premier przełomowych i wywracających wszystko do góry nogami rozwiązań – prezentowane nowości były po prostu sprawniejsze, wydajniejsze i lepiej przystosowane do wdrożenia w nowoczesnym przedsiębiorstwie produkcyjnym. Co ciekawe, największe innowacje zostały zaprezentowane przez firmy z wciąż niedocenianego przez przemysł segmentu desktopowego, który w ten sposób zaznaczył swoją obecność w ciekawy i przemyślany sposób.

Podsumowanie 2019 r. warto jednak zacząć od sektora wysoko-budżetowych, profesjonalnych maszyn produkcyjnych. Od kilku lat swoją pozycję starają się tu wypracować największe światowe koncerny – z GE i HP na czele. GE oficjalnie weszło do branży druku 3D jesienią 2016 r., gdy przejęło dwóch producentów drukarek do metalu – niemiecki Concept Laser i szwedzki Arcam AB – i utworzyło spółkę celową GE Additive. Maszyny niemieckiego producenta stapiają sproszkowane stopy metali za pomocą wiązki laserowej (metoda DMLM – direct metal laser melting), a szwedzkiego – za pomocą wiązki elektronów (metoda EBM – electron beam melting). W minionym roku firma GE Additive zaprezentowała dwie nowe drukarki 3D obu typów: Concept Laser M2 Series 5 (system zaprojektowany z myślą o wydajnej produkcji seryjnej wysokiej jakości elementów dla branży medycznej oraz lotniczej) i Arcam EBM Spectra L (do wydajnej produkcji addytywnej z proszku tytanowego Ti6Al4V, wyposażone w wiązkę lasera o mocy 4,5 kW w celu optymalizacji czasu produkcji, dzięki czemu prędkość wytwarzania zwiększono o 20%).

HP od kilku lat rozwija autorską technologię druku 3D – multi jet fusion (MJF) – z proszków poliamidowych. Są one najpierw pokrywane w selektywny sposób agentem spajającym natryskiwanym z głowic drukujących, następnie sklejane warstwa po warstwie, a na koniec zgrzewane w wysokiej temperaturze. Proces jest szybki i wydajny, dlatego maszyny MJF nadają się do wykorzystania w produkcji małoseryjnych elementów końcowych. Metoda pozwala także na tworzenie detali kolorowych, co czyni ją jeszcze bardziej atrakcyjną. W 2019 r. pełnokolorowe drukarki 3D HP trafiły do otwartej sprzedaży, producent zaprezentował też nowy model maszyny – Jet Fusion 5200.

Bardzo aktywne są wielkie koncerny chemiczne. BASF intensywnie rozwija materiały eksploatacyjne stosowane w proszkowych drukarkach 3D typu SLS i wspomnianego MJF od HP oraz filamenty do urządzeń desktopowych, drukujących w technologiach FDM/FFF (termoplasty w formie żyłki). Jesienią 2019 r. BASF przejął francuskie Sculpteo – czołową firmę świadczącą usługi druku 3D na świecie.

Henkel reaktywował w 2018 r. linię drukarek 3D drukujących z żywic światłoutwardzalnych – Loctite, które funkcjonowały na rynku na przełomie lat 80. i 90. ubiegłego wieku. Od tamtej pory rozkręca się w obszarze materiałów eksploatacyjnych do drukarek 3D. Z kolei 3M ogłosiło pod koniec 2019 r., że opracowało autorską technikę druku 3D z PTFE (teflonu) i w oparciu o nią rozpoczyna świadczenie usług dla firm zewnętrznych.

Pierwsi wielcy twórcy technologii addytywnych – 3D Systems, Stratasys, EOS czy Envisiontec – odczuwają skutki rosnącej wokół konkurencji. W minionym roku firmy koncentrowały się przede wszystkim na ulepszaniu swoich produktów i dostosowywaniu ich do wymogów Przemysłu 4.0. Stratasys zaprezentował np. nową, multimateriałową drukarkę 3D drukującą w pełnym kolorze z żywic światłoutwardzalnych – J850, z kolei 3D Systems rozwija system zautomatyzowanego druku 3D z żywic – Figure 4.

W Polsce jednym z liderów od dwóch lat pozostaje warszawski 3D Lab – dystrybutor przemysłowych drukarek 3D Systems i OR Laser oraz producent rewolucyjnego atomizera do proszków metalicznych – ATO Lab. Atomizery to maszyny służące do przetwórstwa metali z formy stałej w proszek. Standardowo są to gigantyczne instalacje, przerabiające tony materiału na dobę. Niestety są one całkowicie nieefektywne w przypadku prac badawczo-rozwojowych nad nowymi stopami metali, w tym metalami szlachetnymi. ATO Lab to pierwszy na świecie atomizer zdolny do pracy w warunkach biurowych i produkcji niskich nakładów materiału.

 

 

Atomizery 3D Lab pracują na całym świecie. Jesienią 2019 r. firma zaprezentowała dwa nowe systemy: ATO Noble – rozwiązanie stworzone z myślą o proszkowaniu metali szlachetnych i ATO Pro – prototyp do produkcji małoseryjnej proszków metali, ale wciąż nadający się do zastosowania w warunkach biurowych czy laboratoryjnych. Firma 3D Lab ogłosiła także nawiązanie współpracy z Cooksongold w obszarze prac badawczo-rozwojowych nad drukiem ze złota i innych metali szlachetnych.

Sporo zmian zaszło w branży desktopowego druku 3D i polskie firmy miały w tym spory udział. Z uwagi na uwarunkowania technologiczne desktopowe drukarki 3D pracują w dwóch technologiach druku: z żywic światłoutwardzalnych, fotopolimeryzowanych za pomocą lasera lub ekranu LCD, oraz z termoplastów w formie żyłki (filamentów), które są przetapiane w głowicy drukującej i nakładane na stół roboczy. Przegląd nowości warto zacząć od lidera pierwszej grupy – amerykańskiego Formlabs.

Formlabs rozwija od 2012 r. linię drukarek 3D wykorzystujących technikę SLA (stereolitografię). W 2019 r. wprowadził na rynek dwa urządzenia – The Form 3 oraz The Form 3L. Pierwsze jest następcą popularnego modelu The Form 2, drugie to powiększona „trójka” – ma bardzo duży jak na tę technikę wytwórczą obszar roboczy (20 × 33,5 × 30 mm). Drukarki 3D korzystają z autorskiej odmiany technologii SLA – LFS (low force stereolithography). Również stosują wiązkę lasera do utwardzania żywic fotopolimerowych, ale dzięki wdrożeniu przez producenta nowych rozwiązań – elastycznych pojemników na żywicę i oświetlenia liniowego – promień lasera za każdym razem utwardza żywicę pod tym samym kątem, co zapewnia wysoką dokładność druku.

Dużo nowości zaprezentowali polscy liderzy branży druku 3D – olsztyński Zortrax, gliwicki 3DGence oraz podwarszawskie Spectrum Group. Zortrax, który pod względem sprzedaży należy do absolutnej czołówki producentów desktopowych drukarek 3D na świecie, od pewnego czasu co roku prezentuje co najmniej kilka nowych pozycji w swoim szerokim portfolio. W maju 2019 r. wprowadził na rynek Zortrax M300 DUAL – maszynę o obszarze roboczym 265 × 265 × 300 mm, wyposażoną w dwie głowice drukujące oraz funkcję blackout response system, która zabezpiecza pracę podczas awarii zasilania. Jesienią zaprezentował z kolei Zortrax Endureal – przemysłową drukarkę 3D drukującą z materiałów wysokotemperaturowych, przystosowaną do pracy w środowisku przemysłowym. Dodatkowo na przestrzeni całego roku wzbogacił ofertę o wiele nowych materiałów eksploatacyjnych – zwłaszcza żywic światłoutwardzalnych, stosowanych w drukarkach 3D Zortrax Inkspire.

3DGence – spółka należąca do Michała Sołowowa – specjalizuje się w produkcji maszyn drukujących z tworzyw wysokotemperaturowych z serii INDUSTRY. W tym roku zaprezentowała model INDUSTRY F420 – dwugłowicową drukarkę 3D o obszarze roboczym 380 × 380 × 420 mm, z zamkniętą, podgrzewaną komorą roboczą, jednostką filtrującą ULT, zasilaniem awaryjnym UPS oraz wieżą sygnalizacyjną. Maszyna drukuje m.in. z ABS, ASA, PA6/69, PC, ULTEM™ i PEEK. Jest przygotowana do pracy w standardach Przemysłu 4.0.

Spectrum Group to największy w Polsce producent filamentów do drukarek 3D typu FDM/FFF. Jesienią 2019 r. wprowadził innowacyjne materiały klasy inżynieryjnej, w tym: poliamidy PA6 i PA6 CF15 (domieszkowany włóknem węglowym), PA6 GK10 (domieszkowany kulkami szklanymi) czy PP (materiał na bazie nienapełnianego polipropylenu). Jednak największym osiągnięciem firmy jest wprowadzenie filamentów ceramicznych – z węglika krzemu SiC, azotku krzemu Si₃N₄, tlenku glinu Al₂O₃ i tlenku cyrkonu ZrO₂. Ceramiczne filamenty Spectrum bazują na poliamidzie, co odróżnia je od innych, pokrewnych materiałów do druku 3D w formie drutu, wykorzystujących metal, które bazują np. na stosunkowo toksycznym POM. Detale drukują się w niskich temperaturach, na poziomie 150–160°C.

 

Paweł Ślusarczyk