Az elektronikai ipar is hasonló problémákkal küzd, mint más iparágak. Az egyre gyorsabban fejlődő elektronikai alkatrészek (pl. programozható chipek, újabb és újabb kijelzők, növekvő teljesítményű elektronikai elemek stb.) állandó változtatási igényeket generálnak az új fejlesztésű elektronikai eszközök megvalósításánál. A megvalósítás során az elektronikai iparnak is produkálnia kell az első példányokat, prototípusokat annak érdekében, hogy a megtervezett készülékeket ki lehessen próbálni, a szükséges teszteket el lehessen végezni. Más szavakkal: az elektronikailag tökéletesen megtervezett eszközünk nyomtatott áramköreit „be kell dobozolni” – illetve el kell készíteni a szükséges „mechanikát”. Mindkét kifejezés elfogadott az elektromos termékek tervezésénél. A végleges „doboz” készülhet műanyagból vagy fémlemezekből is. Összehasonlítva a 3D nyomtatás alkalmazásával, mindkét esetben meglehetősen körülményes az első darabok elkészítése.
Abban az esetben, ha műanyagból képzeltük el az új készülékünk házát, a 3D nyomtatás kézenfekvő megoldást nyújthat az első prototípusok gyártásánál. Erre a feladatra a ma elfogadott ipari 3D nyomtatás mindhárom technológiája adhat megoldást.
A legvékonyabb rétegvastagsággal építkező eljárás a Stratasys gyártmányú Objet berendezések PolyJet nyomtatási technológiája. Ennél az eljárásnál a rétegvastagság 16 és 30 mikron értékekből választható, mi több, már az első prototípusokat is tudjuk ún. „2K” verzióban kinyomtatni, amikor a kemény műanyag házat rugalmas bevonattal látjuk el, ott, ahol az ergonómiai vagy más használati igényeket elégíthet ki. Ez úgy lehetséges, hogy a Polyjet eljárás teszi lehetővé, hogy egy rétegen belül két különböző alapanyagból építkezzünk. Ez a képessége világviszonylatban is egyedülálló.
A PolyJet 3D nyomtatási eljárás természetesen nemcsak a készülékek „dobozolásánál” tesz jó szolgálatot. Például az egyedi tekercstesteket is érdemes ezzel az eljárással készíteni – elhagyva az egyéb más, költségesebb módszereket, pl. marás műanyag tömbből, kis sorozatú fröccsöntés. A készülékeken belüli távtartók, illesztő egységek 3D nyomtatása is gyors, költséghatékony és egyben kézenfekvő megoldás lehet.
Különleges lehetőséget biztosít a Fused Deposition Modeling – FDM – olvasztott huzallerakásos eljárás. E módszerrel a fröccsöntésnél megszokott hőre lágyuló alapanyagok állnak rendelkezésünkre összetett tesztek terheléseinek ellenőrzéséhez szükséges modellek közvetlen gyártásához.
A közvetlen alkatrészgyártást – Direct Digital Manufacturing – DDM – az teszi lehetővé, hogy az FDM eljárással működő berendezések sokféle, hőre lágyuló műanyagból képesek az adott alkatrészt felépíteni. Az egyik különleges anyaguk az ABS-ESD7-es, amely a nevében utal a fröccsönthető ABS alapanyagra, és az EDS kiterjesztés azt jelenti, hogy Electro-Static-Discharge – azaz elektrosztatikus feltöltődést képes el-, illetve levezetni. Azokon a gyártóhelyeken, ahol például elektromos készülékeket szerelnek készre, nagyon fontos, hogy a szerelés közben az operátorok ruháiban keletkező elektromos töltés ne okozzon elektromos zárlatot, és ily módon ne menjen tönkre a már majdnem kész berendezés. Persze minden olyan helyen, ahol elektromos készülékeket szerelnek, az ott használt befogókészülékek (angol nyelvterületen ezeket csak JIG-nek nevezik) alapanyagával kapcsolatban ez az igény mindennapos elvárás.
A JIG-gyártás 3D nyomtatással történő megoldása gyors, költséghatékony szemben a megszokott CNC-marással alumíniumból történő megoldással.
Ez a megoldás rendkívüli rugalmasságot biztosít a termékváltásoknál a szükséges átállások gyors és költséghatékony megvalósításában anélkül, hogy a korábbi beszállítók feltételrendszereit figyelembe kellene venniük. Egyébként ma már nemcsak az USA-ban, de Európában is kezd beépülni a mérnökök, logisztikusok gondolkodásába a 3D nyomtatott JIG-ek használata, illetve használatuk jelentős, pénzben is mérhető előnyei.
Az FDM eljárással kis sorozatú termék-előállítás is lehetséges. Ilyenkor a 3D nyomtatással előállított modelleket csiszolják, és a kívánt felületi érdességgel látják el, majd a megfelelő színre fújják. A kis darabszámban gyártott készülékeknél ez a gyakorlat teljes mértékben teret nyert, és ezeket a kész készülékeket a végfelhasználóknak is átadják nemcsak tesztelésre, de tartós használatra is. Ezeknél a termékeknél elkerülhetjük a költséges és hosszú átfutással jellemezhető fröccsöntő szerszámok gyártását, és helyette 3D nyomtatással pár napon belül kézbe vehetjük a kívánt készüléket.
Fontos terület az elkészült nyomtatott áramkörök ellenőrzése is. Alapvetően minden egyes áramkörhöz szükséges egy ellen-őrző készülék gyártása. Mivel az ilyen ellenőrző készülékeknek van egy-két közös jellemzője, ezért érdemes őket modulárisan felépíteni. A nyomtatott áramkörök egyes pontjainak méréséhez rugóval megtámasztott tűket (pin) használunk, és ezeket rá kell nyomni az adott áramkör megadott pontjaira. A mozgatást végző mechanizmust kész, pl. alumíniumprofilokból könnyen összeállíthatjuk, viszont minden egyes nyomtatott áramkörhöz külön-külön kell elkészíteni az adott nyomtatott áramkör geometriájával megegyező keretet és tartóelemeket. Korábban ezeket a kereteket is CNC-marással állították elő, ma már a 3D nyomtatás adta rugalmas, költséghatékony megoldás terjed ezen feladat megoldására is. A nyomtatással készíthető befogókeretek anyaga lehet a már korábban említett PolyJet eljárás valamelyik alapanyaga, vagy az FDM eljárás ESD alapanyagai, de lehet ezeket a kereteket akár szelektív lézer szinterezéssel – SLS – is legyártani.
Az SLS eljárás során hőre lágyuló poliamid por kerül összeolvasztásra – rétegről rétegre. Az eljárás nagyon termelékeny, ezért kis sorozatú termékek előállítására is előszeretettel használják elektromos készülékek műanyag alkatrészeinek gyártásához. Ezekre az alkatrészekre jellemző, hogy nem lehet katalóguselemként beszerezni őket, és gyártásuk valamilyen szerszámozást is igényel. Ez legtöbbször fröccsöntő szerszám gyártását teszi szükségessé, amely ma már nem a leghatékonyabb megoldás. Az SLS eljárásnál egyszerre 16 liter térfogat áll rendelkezésünkre, amely térben nem jelent gondot több száz vagy akár több ezer alkatrész gyártása sem. Egy ilyen színterezési folyamat kb. 12–14 órát vesz igénybe – azaz az igény felmerülése után egy-két napon belül kézbe vehetjük a kívánt alkatrészeket. Ezt a gyorsaságot semmilyen más módszerrel nem lehet biztosítani.
Fentiekben említettük a PolyJet, az FDM és az SLS 3D nyomtatási technológiát, eljárást. Mindegyik eljárásnak megvannak a fontos előnyei a többivel szemben, és ha mindhárom eljárás paramétereit alaposan megvizsgáljuk, akkor szinte biztos, hogy a három közül találhatunk olyat, amely az adott feladat megoldását megnyugtatóan biztosítja.
A VARINEX Zrt. immár 18 éve szolgáltatja a különböző 3D nyomtatási eljárásokat, illetve az azokkal készült alkatrészeket, és ezúton is felajánljuk a kedves érdeklődőknek, hogy adott feladatát közösen megvitatjuk a lehető leghatékonyabb megoldás megtalálása érdekében. Ennek egy fontos állomása lehet, ha eljönnek hozzánk egy „gyárlátogatásra”, ahol a fent említett eljárásokat működés közben is be tudjuk mutatni. Kérjük, hogy a zökkenőmentes szervezés érdekében jelentkezzenek be a www.3dnyomtatas.varinex.hu/gyarlatogatas honlapra. Várjuk megtisztelő érdeklődésüket!
