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超越原型,3D打印几个特别的应用案例

发布人:3D打印商情

责任编辑:激光制造商情

来源:3D打印商情

2019-07-23 10:32

  多年来,3D打印一直是一个流行语,许多领域都出现了令人兴奋的发展,包括医药、建筑和汽车。

  但是包装行业呢?ElisabethSkoda研究了该行业三种截然不同的3D打印应用——从逆向工程到更耐用的包装机械零件,创造更可持续的咖啡杯,以及使包装废物具有创造性的用途。

  逆向工程抗磨损

  荷兰的一家糖果生产商使用增材制造来更有效地替代快速磨损的机械零件。鹿特丹巧克力工厂面临的问题是,巧克力包装过程中的高速应用会导致单个零件的高磨损,并正在寻找解决方案,使零件更换更容易、更快。3D打印如何减少机器损坏、停机时间和材料成本?

  巧克力工厂包装各种巧克力产品。该公司的复杂包装机依赖于一个简单而关键的钩形金属部件的平稳运作,将包裹的巧克力棒提升到传送带上。由于产品尺寸不同,机器需要定期调整,造成两个挑战:第一,如果钩形零件未正确送入机器,便会造成卡堵,需要立即更换。第二,不断需要人为干预和操纵金属部件,导致机器损坏。

  巧克力工厂与3D模型专家VisualFirst合作,找到了一种彻底解决这一问题的新方案。由于该机器老旧,没有现成的3D模型,因此该项目开始通过逆向工程实现零件的数字化生产,即构建立现有零件的3D模型。

  “新的3D模型让我们可以在Leapfrog 3D打印机上做测试打印。前两项测试是用CololFabb的XT和HT材料进行的,这两种材料是两种坚固耐用的塑料。它们非常适合其他应用,但对于这台机器来说,材料的灵活性太高,更换金属所需的强度太低,”Visual First的卡尔·范德·里森(Carl Van De Rijzen)解释道。

  “我们与3D打印专家Stratasys接触,与DSV 3D打印探索实验室合作,寻找一种更坚固的材料。他们提出了一种新的尼龙12 CF材料,一种填充碳纤维的热塑性塑料。Stratasys给我们发送了他们在德国Stratasys Fortus 450 mc 3D打印机上生产的这一部件的打印品。最后的3D打印部分正好适合巧克力工厂。这种材料令人难以置信地坚硬、坚硬,不易弯曲,而且通过了四大托盘巧克力棒的测试。”

  提高效率

  该解决方案仅在部分上就实现了60%的节省。与金属零件不同的是,3D打印部件不会损坏机器。机器停机时间也更短,因为现在零件在一周内交付,而传统零件的交货时间是一个月。如果现场有3D打印机,则可以进一步缩短交付周期。

  “我们计划继续与DSV和Stratasys合作,进一步优化3D打印,”巧克力工厂的一位发言人说。“我们想要使用更多的3D打印零件,而不仅仅作为备件,而是作为耗时工艺的工具,如包装定制产品。这项技术的可能性是巨大的。”

  该公司新兴解决方案业务部门主管Nadav Sella补充说:“Stratasys公司认为,3D打印生产部件和工业机械备件,尤其是包装机械,有着广阔的前景。”

  “由于包装的产品种类繁多,这些机器需要较高的定制量。在许多情况下,使用3D打印不仅可以在这些机器的制造过程中节省时间和成本,还可以通过减轻重量、简化设计和增加功能来提高效率。”

  定制模具

  咖啡越来越受欢迎,而一次性杯子被随意丢弃而不是被回收已经成为一个非常严重的问题。杯子回收计划或可重复使用的杯子都是不错的解决方案,但往往被消费者因便利性而放弃——消费者并不总是愿意寻找合适的回收站,也不愿意随身携带杯子,或者干脆忘掉它。

  总部位于布鲁克林的设计机构CRèME为寻找传统咖啡杯的替代品,转向了3D打印和南瓜,尝试利用这种特殊蔬菜的独特特性——南瓜是生长迅速的植物,具有结实的外皮以及纤维状果肉。干燥后,它们的硬度足以吸收液体而不软化。

  JUN Aizaki是CRèME公司的主管,他的灵感来自于日本种植方形西瓜以使其堆叠的做法,并开发了可生物降解的Hyo杯——一种由南瓜干制成的咖啡杯。然后,他面临着如何塑造南瓜形状的挑战,以便消费者可以从中喝到咖啡,而当南瓜杯被放下时,它可以直立。

  答案可以用3D打印机找到。一旦设计师决定了想要的杯子形状,他们就会使用3D打印机来创建一个南瓜可以生长的空心形状。

  3D模具是定制打印和可重复使用的。它使我们能够创造出我们想要的确切的形状和尺寸,以及一致性、均匀性。CRèME的业务经理Tania Kaufmann表示,它具有诸如烧瓶唇部类似的元素以及杯子的细节,使其可堆叠。

  “由于3D打印,这些水果的形状可以被设计成任何形状——从杯子到瓶子再到花瓶。当水果大到足以填满模具时,可以根据需要切割。使用后,它们可以被扔到堆肥堆里。我们试验了几种不同的原型,并在我们的办公室3D打印机上打印了第一个版本。我们目前正在努力扩大规模,并制造下一轮模具。”

  这一过程目前仍然很费时,但Jun Aizaki坚信,加速干燥和精耕细作可以使这一过程更加高效。

  包装废物的创造性利用

  如果无法避免包装废弃物,那该如何处理呢?除标准循环再造计划外,还有各种措施处理难以循环再造的塑胶包装废物,例如放入花盆及公园长椅内。打印城市,这是一个正在进行的研究项目,它使用3D打印来提供一些更令人兴奋的东西,而不仅仅是一个简陋的工作台。

  位于鹿特丹的设计工作室New Raw致力于通过基于材料研究,数字设计和制造的开放式无尺度方法来关闭材料循环和加强本地生产,已开始致力于打造您的城市!利用塑料废料生产3D打印街道设施的项目。第一个成果是XXX长凳,这是一款造型新颖的3D打印的阿姆斯特丹家具,于2016年问世。

  该项目在希腊塞萨洛尼基继续进行。作为与可口可乐合作的“零废物未来计划”的一部分,市民可以在一个专门的实验室——“零废物实验室”——积极参与回收过程,并直接在现场设计街道设施。

  “零废物实验室拥有自己的内部回收工厂,可以处理PP、PE和PET。参观者有机会亲身体验循环利用的运作方式,从而获得与此过程的直接联系。”New Raw的联合创始人Foteini Setaki解释道。

  New Raw自己开发了3D打印工艺。Setaki说:“我们使用KUKA机器人手臂连接到带有加热软管的挤出机上。我们自己开发了这种连接,以便能够根据我们的特殊需要打印更复杂的形状。我们使用不同的喷嘴尺寸(从2毫米到8毫米)来实现不同的应用。”Setaki女士说。

  塞萨洛尼基的第一批原型是2018年夏天打印的。3D打印街道设施拥有集成的额外功能。每个物品都可以配备一个自行车架或一个迷你健身房、一个树盆,甚至一个狗碗或一个书架。

  Setaki女士认为该项目在其他城市也有很大的潜力。

  “能够更大规模地继续我们在塞萨洛尼基的项目,看看我们的家具是如何在户外工作,并对紫外线做出反应,这是非常棒的体验,我们希望将来能够在其他城市推广这个项目。”