Jak jsme si díky 3D tiskárně navrhli a vyrobili vlastní součástku, kterou nešlo nikde sehnat
Pro výrobu naší nové tiskárny AzteQ Industrial jsme potřebovali navrhnout a vyrobit součástku – rámovou průchodku pro filament, která na trhu není běžně k sehnání. Když už jsme našli dodavatele, který byl vůbec ochotný požadovanou průchodku vyrobit, protočily se nám panenky z toho, kolik peněz si za malosériovou výrobu řekl. Nakonec jsme se proto rozhodli, že si součástku sami navrhneme a vyrobíme s pomocí 3D tisku.
Hledání teplotně odolné průchodky
Cílem bylo vyrobit 22mm průchodku, která by vydržela teplotu pláště až 150 °C. Standardní průchodky jsou přitom dělané na teplotu do 70–80°C.
Navíc nás neomezovala jen teplota, ale také prostor. Průchodky jsou často vyrobené z několika dílů a tvoří matici velkou 40–50mm, která potřebuje dostatečnou styčnou plochu pro dotažení klíčem. Tím rozměr průchodky zbytečně narůstá, což nám nevyhovovalo.
Shánění nesehnatelného
Po několika telefonátech a e-mailech jsme se díky našemu dodavateli elektromateriálu dostali až k firmě, která vyrábí rozvodné krabice nebo celé systémy pro rozvody elektra. Dokonce jsme se po několika dalších telefonátech dopracovali i k nadějné variantě průchodky (velikost 20–24 mm, teplotní odolnost 150°C). Aby ale vše fungovalo, bylo potřeba nainstalovat dvě průchodky za sebou. Tím jsme se opět dostali na délku 55 mm, což uvnitř kolidovalo s hlavou a ubíralo tiskový prostor.
I kdybychom přistoupili na omezení tiskového prostoru, což by znamenalo další týdny až měsíce přestavby tiskárny, narazili jsme na další problém: cenu. Jedna průchodka by nás vyšla na 430 Kč bez DPH a dodavatel chtěl, abychom v každé objednávce odebrali nejméně 100 ks.
Přesně v tenhle moment jsme si uvědomili, že potřebujeme vlastní řešení. Nechtěli jsme trávit další měsíce přestavbou tiskárny kvůli průchodkám, které jsou zbytečně drahé a dostávají nás do pozice rukojmího vůči dodavateli, který může kdykoliv ukončit výrobu.
Rychlá cesta k vlastnímu řešení
Pustili jsme se proto do vlastního vývoje. První nápad byla malá hranatá průchodka, vytvořili jsme negativní formu sestavenou z tří částí. Brzy jsme ale pochopili specifické vlastnosti silikonu a tuto vývojovou větev jsme zavčasu opustili.
Na druhý pokus jsme vymysleli formu pro větší kulatou průchodku, která ale nebyla vůbec hezká a navíc vyžadovala spoustu práce s postprocesováním.
Přes další meziverze a nespočet iterací jsme se dostali až ke čtvrté a finální verzi. Je konstruovaná tak že pohledová strana po vytisknutí nepotřebuje čištění ani okrajování a je po vytvrzení a odstranění vtokového kanálku ihned připravena k použití.
Další komplikace ale způsoboval materiál. Původně jsme formu tiskli z filamentu PLA, jenže ten se už při teplotě 70 °C začíná kroutit a není proto možné využít při výrobě sušičku, která urychluje tvrdnutí materiálu. Kyselý silikon navíc s PLA reagoval a mírně jej naleptával, takže jsme pak průchodku museli z formy vytahovat velmi opatrně, aby se neroztrhla.
V další verzi jsme proto přešli na filament ABS, u kterého jsme vyjma vyšší teplotní odolnosti zjistili, že při vytahování průchodky z formy není třeba tak jemného zacházení.
Jak dlouho nám trval vývoj od nápadu po finální verzi? 14 dní. A to jsme mezitím dělali na dalších projektech.
Použití formy
Použití je velmi jednoduché, po vytisknutí stačí pouze styčné plochy formy zbrousit tak, aby se vyhladily. Poté už jen jednotlivé díly spojíme šrouby a matkami, namočíme formu do separátoru a šrouby dotáhneme. Vylijeme přebytek vody z formy a naplníme silikonem. Ten je hustší než voda, proto zbytek vody vytlačí. Po naplnění vložíme formu do sušičky, druhý den ji rozebereme, vyjmeme průchodku a máme hotovo. Forma je použitelná opakovatelně.
Kolik nás ve finále stojí jedna průchodka filamentu?
Samotný náklad na tiskový materiál na jednu sestavu formy je kolem 16 Kč. K tomu potřebujeme spojovací materiál – 6 šroubků, 12 podložek a 6 matic velikosti M3. Hmotnost průchodky je přibližně 10 g a odpadního silikonu přibližně 3–5 g.
Při ceně tuby 120 Kč za 350 g vychází náklad silikonu na jednu průchodku orientačně 4,60 Kč. Vzhledem k tomu že při použití ABS nedochází k degradaci formy, můžeme ji používat opakovaně a velmi dlouho. Množství opakování odhadujeme v řádu desítek až stovek.
Jedna průchodka nás tedy vyjde do 10 Kč, což je v porovnání s 430 Kč za řešení od dodavatele úspora 98 %.
Zaujala vás aplikace? Ozvěte se nám, určitě najdeme společné řešení i ve vaši firmě.