A térbeli nyomtatás rendkívül színes és izgalmas históriáját feldolgozó sorozatunk legújabb részében a gyártástechnológia különceit mutatjuk be.
Előző két írásunkban kifejtettük, hogy a 3D nyomtatás additív gyártási eljárás, vagyis anyaghozzáadásos módszer. Ezzel szemben a LOM és az Mcor technológia, ahogyan azt más megoldásoknál évezredeken át megszoktuk, a felesleges anyagrészek eltávolításával alakítja ki a 3D-s tárgyakat. Ezt szaknyelven szubtraktív gyártásnak (anyageltávolításos eljárásnak) nevezik. Érdekesség, hogy hazánkban ezzel a tárgyalkotási móddal indult útjára a 3D nyomtatás.
Mi is az a LOM technológia?
Michael Feygin, a Laminated Object Manufacturing (LOM) technológia szülőatyja a laminált 3D nyomtatásra már 1987-ben szabadalmi kérelmet nyújtott be, az oltalmat pedig egy évvel később kapta meg. A következő jelentős mérföldkő 1990. szeptember 4-e, amikor megalapították a Helisys Incorporation-t (a mai Cubic Technologies-t) az Amerikai Egyesült Államokban. A Helisys az 1990-es években többször is szabadalmaztatta a háromdimenziós lemezelt (rétegelt) tárgyak gyártását. A LOM gyors prototípuskészítő eljárást Michael Feygin, Alexandr Shkolnik, Michael N. Diamond és Emmanuil Dvorskiy találta fel.
A LOM technológiánál a gyártás úgy kezdődik, hogy a (papír, műanyag, fém, kompozit) lapot fűtött hengerrel a tárgyasztalhoz ragasztják, vagyis alapréteget hoznak létre. A folytatásban erre ragasztják fel a következő lapot. Ezután a CO2 lézer kivágja a tárgy körvonalát, az alkatrészhez nem tartozó felületekbe pedig keresztvonalakat vágnak, azért, hogy könnyebb legyen a hulladékanyag eltávolítása. A lézervágás után az asztal lefelé mozog, majd ismét ragasztóval ellátott lapot visznek fel következő rétegnek, amit a lézer újra kivág. Ez a folyamat egészen az alkatrész elkészítéséig ismétlődik. A papírmodellek hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a fa, ezért ugyanúgy meg is munkálhatók. A LOM olcsó és gyors, a tárgyak belső részeihez azonban nehéz vagy lehetetlen hozzáférni, ez pedig behatárolja az eljárás felhasználhatóságát.
A 3D nyomtatás hazánkban is a LOM technológia révén indult el! A Falk György és Voloncs György által 1991-ben alapított FABICAD (2001-től VARINEX), valamint a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem közös kutatás-fejlesztési projekt keretében, 1998. június 18-án állította üzembe Magyarország első és máig egyetlen gyors prototípusgyártó berendezését: a Helisys LOM-2030E típusú gépet.
A nyomtató beszerzését az Országos Műszaki Fejlesztési Bizottság és az Ipar Műszaki Fejlesztéséért Alapítvány is támogatta. A beruházás lehetővé tette a gyors prototípusgyártást (Rapid Prototyping, RPT) minden innovatív hazai vállalkozás számára. A projekt 2000 márciusában Innovációs Díjat kapott. A VARINEX Informatikai Zrt. pedig, amely idén tavasszal a Nemzeti Közszolgálati Egyetem szakembereinek gyárlátogatási lehetőséget biztosított, 25 év alatt a hazai 3D nyomtatás éllovasává vált.
Az első Helisys-gép, a LOM-2030E műszaki paraméterei
• Építési térfogat: 813x559x508 mm.
• Építőanyag: papír.
• Rétegvastagság: 0,05-től 0,2 mm-ig.
• Fájl formátum: STL (a tárgy felületét apró háromszögekre bontják).
• Lézer: 100 Wattos CO2 lézer.
Magyarország első 3D nyomtatója napjainkban is a VARINEX digitális gyárában található.
Az Mcor-technológia
Dr. Conor MacCormack először a dublini Trinity College-ban találkozott a 3D nyomtatási technológiával. Később már aktív felhasználója is volt, hiszen az Airbus A380 fejlesztési programján dolgozott. Hamar rájött, hogy a 3D nyomtatás sokak számára elérhetetlen, leginkább a gépek magas ára és a drága üzemeltetési költségek miatt. Ezért testvérével úgy döntött, olcsó 3D nyomtatót készít. 2002 karácsonyán láttak munkához: Conor a mechanikai tervezéssel, Fintan MacCormack az elektronikai és a szoftveres fejlesztéssel foglalkozott. 2003-ban készült el a nyomtató prototípusa, amit rögtön tesztelni kezdtek.
A fentiekben bemutatott LOM eljárást az ír testvérpár továbbfejlesztette. Szabvány irodai (A4-es vagy A3-as) papír, vízbázisú ragasztó és tintasugaras nyomtató segítségével hoztak létre 3D-s modelleket. A tárgyakat rétegről rétegre építették fel. A felesleges papírrészeket pedig volfrámpengével vágták le annak érdekében, hogy kialakíthassák a végső alkatrészt. Ebben az eljárásban, amelyet szelektív felhordásos laminálásként (SDL-ként) ismerünk, a ragasztó csak azokra a területekre kerül, amelyek az alkatrészhez kellenek, így a végső tárgyról könnyebb eltávolítani a hulladékot.
A közös munka eredményeként 2004 karácsonyára a testvérpár működőképes géppel rendelkezett! A berendezés ekkor még csak félautomata volt, egyes alkatrészeit ugyanis kézzel kellett mozgatni. 2005-ben Conor és Fintan MacCormack Írországban, Dunleerben alapította meg az Mcor Technologies Ltd-t. Gyártási technológiájuk pedig világszerte ismertté vált.
Sorozatunk következő részében a színes 3D nyomtatásról lesz szó.
