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3D-Druck in Farbe

von FESPA Staff | 25.01.2021
3D-Druck in Farbe

Wie hat Ricoh den 3D-Druck in sein Angebot integriert und wie sieht die Zukunft dieser transformativen Technologie für das Färben von Teilen aus?

Was hat Ricoh zum 3D-Druck gebracht?

Als weltweiter Marktführer im 2D-Produktionsdruck seit 1936 war die Innovation in der 3D-Technologie für Ricoh der nächste natürliche Schritt. Zunächst sind wir in diesen Markt eingetreten, indem wir unsere Tintenstrahlköpfe an 3D-Druckerhersteller geliefert und die Technologie innerhalb der Gruppe für unsere eigenen Produkte und Herstellungsvorgänge eingesetzt haben.

Im Jahr 2019 haben wir eine Reihe von Dienstleistungen für die additive Fertigung eingeführt, um den 3D-Druck über eine Online-Angebots- und Bestellplattform zugänglich zu machen. Unser Leitbild lautet „mehr als ein Drucker - ein Partner“, denn wir unterscheiden uns stark von einem traditionellen Servicebüro.

Von einer einzigartigen Auswahl an SLS-Materialien (Selective Laser Sintering) und FDM-Materialien (Fused Deposition Modeling) (siehe Terminologie-Kasten unten) über zertifizierte Engineering-Dienstleistungen, die auf die Kundenanforderungen zugeschnitten sind, bis hin zu vollständigen Produktionskapazitäten mit der richtigen industriellen Fertigungstechnologie - wir nehmen Ein ehrlicher Ansatz für die Rolle des 3D-Drucks als Fertigungswerkzeug.

Sehen Sie additive Fertigung (AM) mit integrierter Farbe?

Es gibt Technologien, bei denen Farb- und sogar Pantone-Übereinstimmungen als Teil der Materialzusammensetzung gedruckt werden. Diese sind jedoch in der Regel nur für Repräsentationsmodelle gedacht. Ricoh ist auf die Herstellung von Endanwendungsteilen spezialisiert und verfügt über eine Reihe von Drucktechnologien, die sich auf hochleistungsfähige technische Materialien für Endanwendungen konzentrieren. Diese bieten derzeit nicht die Möglichkeit, während des Druckvorgangs Farbe aufzutragen. Wenn Kunden das Färben von Teilen benötigen, erfolgt dies normalerweise über einen Nachprozess wie Sprühlackieren.

Wie sehen Sie die Entwicklung der Vollfarbmodellierung in AM-Lösungen?

Da der 3D-Druck mittlerweile zu einem ernstzunehmenden Fertigungswerkzeug wird, das eine Reihe von Materialien für Endanwendungen anbietet, muss die Fähigkeit, diese Teile mit Farbe zu versehen oder das Rohmaterial an der Quelle einzufärben, weiterentwickelt werden, um eine breite Verwendung zu ermöglichen.

Beim Spritzgießen können wir während des Formprozesses genaue Farbreferenzen anwenden, um den Kundenanforderungen zu entsprechen. Wenn wir heute 3D-Druck in Materialien mit Fertigungsqualität durchführen, müssen wir dies über Nachbearbeitungslösungen tun, was die Herstellungskosten erhöht. Dies macht es schwierig, die Technologie für Anwendungen zu rechtfertigen, bei denen Farbe wichtig ist.

Das Spritzgießen ist eine zuverlässige und kostengünstige Methode zur Herstellung in mittleren bis hohen Stückzahlen

Es gibt Technologien, bei denen Farbe angewendet wird, aber die Materialauswahl ist tendenziell schlecht. Der Markt ist derzeit in Bezug auf 3D-Druck für den Endgebrauch mit Hochleistungsmaterialien und 3D-Druck für visuelle Modelle mit geringer Teileleistung aufgeteilt. Wir glauben, dass sich die beiden nicht gegenseitig ausschließen sollten und dass die Möglichkeit, bestimmte Farben hinzuzufügen, entweder in der Rohstoffphase - oder noch besser während des Druckprozesses, in dem mehrfarbige Teile erzielt werden können - die nächste Phase des 3D-Drucks ist.

Wie groß und skaliert Ihr 3D-Modellierungsvorgang?

Der 3D-Druckbetrieb von Ricoh ist weltweit präsent - mit speziellen Standorten in Großbritannien, den USA und Japan, die alle auf verschiedene Bereiche von AM spezialisiert sind. Unser Hauptsitz in Japan befindet sich im Zentrum der 3D- und 2D-Hardwareentwicklung. Mit einer Kultur des Wissensaustauschs zwischen und zwischen den einzelnen Standorten erforscht und entwickelt Ricoh ständig die Technologien der Zukunft.

In den letzten Jahren wurden über 1,35 Mio. GBP in die Schaffung eines hochmodernen 3D-Druckzentrums an unserem 50 Hektar großen Standort in Telford investiert, das über eine Reihe von Technologien und Spezialisierungen verfügt, die auf den europäischen Markt zugeschnitten sind. Spezielle Produktionszellen bestimmen die Prozesssteuerungsstandards für Schlüsselsektoren, einschließlich Medizin und Automobil.



In diesem Jahr haben wir unsere Reihe von ISO-Zertifizierungen um den medizinischen Standard ISO 13485 erweitert. Diese gewährleisten unsere Umwelt-, Informationssicherheits- und Qualitätsmanagementfähigkeiten. Unser Hardware-Portfolio umfasst SLS, FDM und Multi Jet Fusion sowie eine Reihe technischer Dienstleistungen und Backoffice-Technologie.

Diese Systempalette gibt uns die Flexibilität, neue Materialien zu testen und zu entwickeln und nicht standardmäßige Komponenten und Teile herzustellen. Das Gebiet wurde so konzipiert, dass es spezielle Produktions- und Pulververarbeitungsbereiche umfasst, die die Kontamination begrenzen und es dem Team ermöglichen, auf die Anforderungen und Standards der wichtigsten Marktsektoren einzugehen.

Wir sind stolz darauf, mehr als ein Drucker zu sein - unsere technischen Spezialgebiete umfassen Nachbearbeitungs- und Messlösungen sowie Materialcharakterisierung, Designunterstützung und Qualitätssicherung. Wir glauben an einen kooperativen Ansatz mit unseren Kunden, arbeiten mit ihnen zusammen und entwickeln unsere Fähigkeiten, um sicherzustellen, dass jedes AM-Projekt so erfolgreich wie möglich ist.

Was ist die Anwendung des 3D-Drucks auf visuelles Marketing?

3D-Druck ist seit langem mit visuellem Prototyping verbunden, da er die kostengünstige und schnelle Herstellung von Teilen ermöglicht, die innerhalb weniger Stunden auf dem Kartentisch eintreffen können. Es kann für eine Vielzahl von visuellen Marketinganwendungen verwendet werden - von der Konzeptauswahl bis zur Produktfreigabe.

Es gibt heute keine andere Technologie, die einen so effizienten Produktentwicklungszyklus bietet. Dies fördert einen iterativen Entwurfsprozess, bei dem eine Reihe von visuellen Prototypen für die Produktauswahl erstellt werden, was durch die traditionelle Herstellung völlig kosten- oder zeitintensiv wäre. Es wird oft gesagt, dass die Lebensdauer eines visuellen Modells sieben Sekunden beträgt, wenn es in die Hände von Entscheidungsträgern gelangt. Wir glauben, dass Ästhetik und Funktion in einem Teil realisiert werden können und sollten. Deshalb haben wir unsere Technologien und Spezialisierungen verbessert, um einen Teil vom Konzept bis zur Produktion zu übernehmen.

Wie sehen Sie Ihre Rolle bei der Herstellung von Automobilteilen?

Der 3D-Druck ist aufgrund seiner Anpassungs- und Leichtbearbeitungsmöglichkeiten sowie seiner Materialeigenschaften wie Flammhemmung und Chemikalienbeständigkeit die natürliche Lösung für Automobilanwendungen. Hier bei Ricoh 3D sehen wir bereits Technologien, die speziell auf die Automobilindustrie ausgerichtet sind. Ricoh Japan ist führend in der Entwicklung von Stoßfängern und Großkomponenten als Einzelstücke mit FDM.

Unser einzigartiges Polypropylen-Material ist aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften und Schlagfestigkeit auch im Automobilbereich sehr gefragt. Aufgrund der Volumenanforderungen der Automobilindustrie ist der 3D-Druck auch heute noch ein Prototyping-Tool für Passform-, Form- und Funktionstests. Es gibt einige Szenarien, in denen 3D-Druck für die Herstellung von Endverbraucherkomponenten geeignet ist, die am Fahrzeug angebracht sind. Dabei handelt es sich jedoch in der Regel um Kleinserien, versteckte Teile oder High-End-Nischenfahrzeuge.

Die Automobilindustrie war schon immer ein früher Anwender - sogar Pionier - für Innovationen in der Fertigung. Viele Erstausrüster (OEMs) verfügen über firmeninterne 3D-Drucktechnologien, sind jedoch in den meisten Fällen auf das beschränkt, was heute auf dem Markt verfügbar ist. Daher wird es bei teuren internen Betriebsabläufen schwierig, neue Technologien einzuführen, wenn sie sich weiterentwickeln.



Mit unseren Entwicklungsprogrammen für Technologie, Material und Nachbearbeitung wird die Rolle eines technischen Servicebüros voraussichtlich nur im Automobilsektor wachsen. Da sich die Materialien entwickeln und die Preise durch die breite Akzeptanz sinken, sind wir zuversichtlich, dass wir in der Automobilindustrie immer mehr 3D-Druckteile für den Endverbraucher sehen werden, wobei das Wachstum in Bereichen wie dem Aftermarket und der Anpassung an Schlüsselmärkte wie Behindertenfahrzeuge zunehmen wird.

Die Kunden selbst schaffen diese Nachfrage mit zunehmendem Wunsch nach kundenspezifischen 3D-Druckteilen für Fahrzeuge, da die Technologie durch die Mainstream-Medien bekannter wird und jüngere Generationen Zugang durch Bildung haben. Dies hat eine Generation von Verbrauchern hervorgebracht, die nach maßgeschneiderten Nischenprodukten suchen.

Wie wird sich AM in Zukunft auf Drucker auswirken?

Jeden Tag haben wir Anfragen von Kunden, die den Preis von AM für ein Teil verstehen möchten, das sie bereits mit traditionellen Methoden herstellen, und kurzfristig sehen wir die Entwicklung von AM in der Ausbildung und im Verständnis dieser Technologie.



Die Vorteile von AM gehen weit über Teil-für-Teil-Preisvergleiche bis hin zum Design wirklich innovativer Produkte hinaus, die nur mit dieser Technologie hergestellt werden können. die Vorteile der Lieferkette für die Markteinführungszeit und die Produktion vor Ort über Digital Warehousing, wodurch die Lager- und Lageranforderungen reduziert werden; und echte nachhaltige Herstellung mit minimalem Materialabfall. Bis die Kunden beginnen, alle End-to-End-Vorteile des 3D-Drucks zu verstehen und anzuwenden, wird die breite Akzeptanz und das Wachstum von Endanwendungsteilen langsam sein. Wir sehen einen großen Teil unserer Rolle darin, unsere Kunden zu schulen und ihnen die Werkzeuge zu geben, um die Kraft dieser transformativen Technologie voll auszuschöpfen.

Langfristig ist die Integration neben etablierten Fabrikanwendungssystemen, die planen, überwachen und warten, von entscheidender Bedeutung, damit sich jede Technologie nahtlos in Fertigungsökosysteme einfügt. Hier sehen wir die wahre Entwicklung der 3D-Drucktechnologie.


3D-Druckterminologie

  • SLS: Selektiver Lasersinterdruck oder Pulverbettfusion wird aufgrund des großen Bauvolumens und einer Reihe technischer Thermoplaste als „Arbeitspferd“ -Technologie von 3D-Druckanbietern angesehen. Damit ist er die perfekte Wahl für die Serienfertigung und komplexe Freiformformen für Endanwendungen. Eine dünne Schicht aus vorgewärmtem Polymerpulver wird über eine Bauplattform geschichtet, die dann durch Laser selektiv geschmolzen wird. Die Bauplattform senkt sich dann um die definierte Schichtdicke und eine weitere Pulverschicht wird über dem Bett abgeschieden.
  • FDM: Fused Deposition Modeling ist das am besten zugängliche 3D-Druckverfahren. FDM konstruiert Teile durch Extrudieren von Polymer durch eine erhitzte Düse und schichtweises Abscheiden des geschmolzenen Materials. Ein Trägermaterial wird dann über einen zusätzlichen Waschvorgang mit einem Reinigungsmittel abgewaschen.
  • Spritzguss: Beim Spritzgussverfahren wird traditionell ein hartes Werkzeug aus Stahl hergestellt. Durch die Einführung der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung wurden weiche Werkzeuge in Aluminium auch für kleine bis mittlere Volumina wirtschaftlich. Mit Verbesserungen der Maschinengenauigkeit und der Materialeigenschaften kann heute ein 3D-Prototypeinsatz mithilfe des 3D-Drucks erstellt werden. Diese Werkzeuge können geringe Mengen an Komponenten erzeugen, die für die endgültigen Teile repräsentativ sind.
  • Multi Jet Fusion: Ein Tintenstrahlkopf trägt eine wärmeabsorbierende Tinte auf die Pulverbettoberfläche in den Bereichen auf, die gesintert werden sollen, um Teile zu erzeugen. Diese Tinte absorbiert dann die Wärme einer Infrarotlampe und einer Reihe von Heizelementen im Drucker, um 3D-gedruckte Teile zu bilden.

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