Linia do produkcji filamentu z wytłaczarką fi 2x24mm

Wymagania stawiane liniom do produkcji filamentu stosowanego w druku 3D.

Ponieważ filamentom do drukarek 3D pracujących z wykorzystaniem technologii FDM stawiane są bardzo wysokie wymagania dotyczące jednorodności, średnicy oraz owalności linie służce do ich produkcji również musza spełniać wysokie wymagania:

• Przemysłowe linie do produkcji filamentu do drukarek 3D musza mieć modułowa konstrukcje podatną na modyfikacje urządzeń i procesu wytwórczego. Wszystkie urządzenia zastosowane w linii musza być łatwe do czyszczenia.

• Wytłaczarka zastosowana w linii musi posiadać wysoką zdolność do wytłaczania jednorodnego stopu wysokiej jednorodności. Parametry takie jak prędkość obrotowa ślimaka, temperatury strefy karmienia, temperatury stref układu uplastyczniającego powinny być bardzo stabilne w długich okresach. Wymaga to zastosowania nowoczesnych napędów o wysokiej stabilności oraz pozwalających regulować prędkość obrotową w szerokim zakresie. Wymagania stawiane układom ogrzewającym i chłodzącym cylinder wytłaczarki również są wysokie. Należy dobrze zaprojektować ten system oraz zastosować dobrej jakości regulatory temperatury najlepiej w postaci sterownika przemysłowego PLC. Program sterowania powinien pozwalać na dostosowanie profilu termicznego urządzenia do prowadzonego procesu produkcyjnego. Wytłaczarka powinna być przystosowana do łatwej i szybkiej wymiany ślimaka bez konieczności demontażu elementów linii.

• Linia powinna być wyposażona w pompę stopionego tworzywa w celu ograniczenia pulsacji ciśnienia tworzywa oraz zapewnienia stabilnego wypływu tworzywa z głowicy. Powinna być zapewniona możliwość korzystania linii bez użycia pompy tworzywa. Pompa powinna być wyposażona w precyzyjny i stabilny system regulacji temperatury stopu oraz przetworniki ciśnienia zastosowane na wejściu i wyjściu pompy.

• Głowica jest tym elementem linii, który w zależności od narzędzia formującego, ustala ostateczny kształt wytłaczanej żyłki (filamentu). Wszystkie części mające kontakt z tworzywem są poddane procesowi azotowania, co pozwala na uzyskanie dużej odporności na ścieranie. Głowica jest grzana grzałkami opaskowymi i są w niej gniazda do podłączenia czujników temperatury oraz czujnika ciśnienia. Głowica do pompy tworzywa lub wytłaczarki powinna być mocowana za pomocą zamknięcia klinowego.

• Głowica formująca żyłkę do drukarek 3D posiada dwa narzędzia do wytwarzania żyłki o średnicach 1,75 mm i 2,85 mm. Głowica jest grzana elektrycznie. Dokładność średnicy wytłoczonego filamentu nie jest gorsza niż ±0,05 [mm]. Wymiana narzędzia jest łatwa i nie wymaga stosowania specjalistycznych narzędzi. Wszystkie elementy głowicy mające styczność z tworzywem są azotowane do twardości 1000oHV i na głębokość nie mniejszą niż 0,5 mm.

• Linia powinna być wyposażona w dwie wanny chłodzące wytłaczany filament.

  • Pierwsza wanna powinna na wejściu do wody zapewniać kalibrację wytłaczanego filamentu w celu poprawy kształtu i zachowania wymaganej średnicy. Pierwsza wanna powinna być wyposażona w urządzenia umożliwiające regulację oraz utrzymywanie stabilnej temperatury w zakresie do ok 80oC.Obiegi wody procesowej oraz chłodzącej powinny być oddzielone siebie za pomocą wymiennika ciepła oraz obieg wody procesowej powinien umożliwiać precyzyjną regulacje przepływu.
  • Druga w linii wanna ma za zadanie chłodzenie filamentu oraz powinna być wyposażona w system osuszana filamentu. Obiegi wody procesowej oraz chłodzącej powinny być oddzielone siebie za pomocą wymiennika ciepła oraz obieg wody procesowej powinien umożliwiać precyzyjną regulacje przepływu. Przepływ wody chłodzącej nie powinien powodować drgać chłodzonego filamentu.

• Do transportu wytłaczanej (ekstrudowanej) żyłki lub filamentu, służy odciąg odbiorczy. Odciąg gąsienicowy jest rozwiązaniem uniwersalnym, ponieważ umożliwia transport profili o różnych przekrojach poprzecznych a nie tylko filamentu. Odciąg jest bardzo istotnym elementem linii, ponieważ odpowiada również za dokładność wymiarową żyłki lub filamentu. Precyzyjne sterowanie prędkością liniową pozwala na bardzo dokładną regulację wymiarów filamentu. Odciąg gąsienicowy współpracuje z urządzeniem pomiarowym. Wyniki pomiaru średnicy żyłki lub filamentu są analizowane przez cyfrowy system sterowania linią. Dzięki temu prędkość odciągu może być regulowana w taki sposób, aby zapewnić niezmienność wymiarową wytłaczanej żyłki lub filamentu. Odciąg powinien posiadać parę gąsienic o regulowanej odległości symetrycznie względem żyłki. Regulacja odległości gąsienic powinna być precyzyjna. Pomiar odległości wzajemnej gąsienic również powinien być precyzyjny. Odciąg powinien być wyposażony w dwa siniki [każda gąsienica napędzane jest niezależnie. Wszystkie funkcje odciągu powinny być sterowane z niezależnego dotykowego panelu operatora jest to bardzo użyteczne rozwiązanie ze względu na znaczna odległość odciągu od wytłaczarki.

• Do pomiaru średnicy żyłki w dwóch lub trzech osiach, dla żyłki przeźroczystej i nieprzeźroczystej powinien służyć laserowy miernik z zintegrowanym wyświetlaczem pomiaru. Pomiar średnicy jest kluczowym elementem w procesie produkcji filamentu i powinien być realizowany z dokładnością sięgającą tysięcznych części mm.

• Kompensator pionowy jest w istocie magazynem wytłaczanej żyłki, który odbiera wytłaczaną żyłkę w trakcie wymiany szpul na nawijarce dwuwrzecionowej. Kompensator pozwala operatorowi na łatwą zmianę szpuli bez konieczności przerywania procesu wytłaczania.

• Nawijarka filamentu umożliwia nawijanie w ciągu technologicznym. Powinna być wyposażona w łatwy w obsłudze i niezawodny mechanizm mocowania szpul. Powinna być wyposażona w licznik długości nawiniętego filamentu oraz miernik siły naciągu, który zapewnia stały i stabilny naciąg filamentu. Wszystkie funkcje nawijarki są sterowane z niezależnego dotykowego panelu operatora wyposażonego w cyfrowy sterownik PLC. Zastosowanie ekranu dotykowego ułatwia obsługę, ponieważ operator nie jest zmuszony podchodzić do głównego panelu operatora umieszczanego zwykle przy wytłaczarce.

Wymagania techniczne i użytkowe stawiane linii do produkcji filamentu do drukarek 3D nie są małe, dlatego oprogramowanie pozwalające na zarządzanie wszystkimi urządzeniami pracującymi w linii powinno zapewniać:

• Ciągłą kontrole oraz wizualizację parametrów wytłaczania takich jak: ciśnienie, temperatura, obroty, moment obrotowy, zużycie energii.

• Umożliwiać kontrolę oraz sterowanie procesem i urządzeniami linii.

• Można do tego dodać możliwość zapisu parametrów do bazy danych w celu późniejszej analizy i archiwizacji, wyświetlanie wykresów on-line oraz pracę w sieci zakładowej a nawet globalnej. Możliwość transmitowania parametrów pracy poprzez sieć Ethernet w dowolne miejsce na komputery, tablety itp.

• Oprogramowanie lini powinno posiadać możliwość dostosowania do oczekiwań klientów.

• Linia może być nadzorowana oraz serwisowana poprzez sieć Ethernet [Internet].

• Linia może być sterowana bezprzewodowo z poziomu tabletu[opcja].