Rétegenként a nagyobb stabilitásért: Új lehetőségek a 3D nyomtatásban az integrált plazmatisztítással

Felületi funkciók kialakítása egy az additív gyártásba integrált plazmafejlesztéssel. © Fraunhofer IST, Paul Kurze

A plazmapontforrás működés közben: egy 3D nyomtatott alkatrész kezelése. © Fraunhofer IST, Paul Kurze / The plasma point source in action: treatment of a 3D printed component. © Fraunhofer IST, Paul Kurze

Az additív gyártási eljárások abból a jellemzőből indulnak ki, hogy a részegységek rétegenként, például műanyagokból épülnek fel. Az egyes rétegek tapadása ebben kiemelt szerepet játszik, mivel jelentősen befolyásolja a nyomtatott alkatrészek stabilitását. A Fraunhofer Intézet a réteg- és felülettechnika IST jelenleg plazmaforrásokat fejleszt, amelyeket be lehet építeni a 3D-s nyomtatókba, így a nyomtatási folyamat során lehetővé teszik a felület céltudatos kémiai módosítását. Ennek eredményeként többek között jelentős tapadási fokozás érhető el, ami új lehetőségeket nyit a 3D-nyomtatott alkatrészek gyártásában.

Levegőnyomású plazmák segítségével célzottan kezelhetők, tisztíthatók vagy funkcionálisan módosíthatók a felületek. A plazmaforrások felépítése változtatható, és az alkalmazáshoz igazítható: minden a legkisebb felületek pontszerű kezelésétől egészen több méter méretű aljzatfelületek feldolgozásáig lehetséges. A kezelés típusától függően különféle funkciók érhetők el, például a lakkok és festékek tapadásának szabályozása vagy a felület nedvesíthetőségének módosítása. Az atmoszférikus nyomású plazma-kezelés és a 3D nyomtatás kombinációjával ez a rendkívül sokféle funkció is alkalmazható az additív gyártás területén, ezáltal új alkalmazási területeket nyitva meg a 3D nyomtatás előtt. A felhasználási lehetőségek sokrétűek: a kis sorozatgyártástól, ahol a felület módosítása beépített, későbbi feldolgozási lépésekhez, például fémesítéshez vagy ragasztáshoz, egészen a stabilabb 3D-nyomtatott alkatrészek gyártásáig, illetve a plazmaforrások kísérleti alkalmazásáig. Az alkalmazási területek közé tartozik az autóipar, a légi- és űrtechnika vagy az orvostechnika.

Jelenleg a Fraunhofer IST-nél egy ún. plazmapontforrást használnak, amellyel a nyomtatott szerkezetek viszonylag kis felületen magas felbontással módosíthatók. A különlegessége, hogy a forrás elég kicsi ahhoz, hogy egy kereskedelmi 3D nyomtatóba beépíthető legyen. Ezáltal a plazmázás közvetlenül az egyes rétegek lerakása után végezhető el, anélkül, hogy nagyobb átalakításokra lenne szükség. A hosszú távú cél az, hogy integrálják egy plazma-körforrást, amely közvetlenül az extrudálószár köré helyezhető el, így lehetővé téve a kezelés végrehajtását már a nyomtatási folyamat során.