2015年初頭に東ドイツのスタートアップであるAIM3Dは、最終的にすべてのワークベンチの標準ツールになる可能性を提供する3D印刷機を作成することにより、3D印刷の世界に革命を起こそうとしました。柔軟で経済的に効率的な3D印刷機を開発するこの探求における1つの予期しない課題は、彼らのニーズに合う高品質の線形ガイダンスシステムの適切なプロバイダーを見つけることでした。
ドイツの東海岸にあるロストック大学のAIM3D GmbHの創設者はすべて、金属部品の積層造形のコストを大幅に削減することを目指していました。彼らの経験では、材料と機械のコストが高いため、積層造形の広範な使用はこれまで失敗していました。それでも今日、多くの3Dプリンターは単一の材料のみに対応し、多くの場合、印刷には高価な材料に依存しています。「19世紀の旋盤やフライスセンターのように、21世紀の工作機械をあらゆる企業に提供することが私たちの野望でした。番目世紀、"開発メカトロニクスの責任者、ロバートラドンは言います。
AIM3Dを取り巻くチームが3Dプリンターの最初のプロトタイプであるExAM 255の作成を開始したとき、彼らの要件に適したリニアガイドを見つけることは簡単であると確信しました。しかし、そうではないことがすぐに明らかになりました「印刷プロセスをできるだけ正確にするには、2つの印刷ヘッドが高速であっても完全に位置合わせされていることが重要です。印刷中の衝撃を避けるため、プリントベッドのサポートも完全に安定するように構成する必要があります。」、植物開発の責任者であるRene Zielkeは説明します。
「また、プリントヘッドを上下させるメカニズムは、ユーザーと機械の間の目に見えるインターフェースであるため、リニアガイドが高品質に見え、感じられることが重要でした。」最初からプリンターの開発に携わっていたZielkeを追加します。 AIM3Dエンジニアは積層造形のコストを大幅に削減することを目指していましたが、品質に妥協することでそれを望んでいませんでした。ただし、許容可能な価格でこの機能の組み合わせを見つけることは、予想以上に困難であることがわかりました。彼らは線形ソリューションガイダンスシステムの多くのプロバイダーを検討しましたが、HepcoMotionに出会うまで、彼らの高い要求を完全に満たすものはありませんでした。 HepcoMotionは、高品質の線形ソリューションと自動化コンポーネントを専門としており、今年で50周年を迎え、メンテナンスの必要がほとんどなく、絶対的な精度を保証するハイエンド製品の評判を得ています。
ハイエンドエンジニアリング
HepcoMotionの営業担当者であるMarkVölkersは、アプリケーションに最適な製品についてAIM3Dチームに助言しました。「プリンターにはあまりスペースがなく、ガイドは高加速下でかなりの負荷にさらされていますが、信頼性と正確性を保つ必要があります。ここでは、Hepcoのスリムラインベアリングと、GV3リニアガイドシステムのNV20スライドが最適なソリューションでした。」フォルカーズは説明します。
HepcoMotionのスリムラインベアリングは2つの交換可能なプリンターヘッドに直接取り付けられており、HepcoMotionのNV20スライドとともに、絶対精度で2.5 m / sの速度でプリンターヘッドが上下に移動します。 xyの動きは、3つのボールねじによって実現されます。 x軸に2つ、y軸に1つ。プリントのZ移動は、2つのボールねじを介して行われます。 ExAm 255は、考えられる材料の変更に簡単に対応するために、2つのプリントヘッドを使用しています。印刷中、使用されていない2番目の印刷ヘッドは常に10mm持ち上げられているため、印刷対象物と衝突することはありません。
リニアエキスパートのHepcoMotionのGV3シリーズの重要な利点の1つは、ベアリングを再調整できるため、製品の耐用期間中の摩耗から発生する遊びを排除できることです。「そのため、リニアガイドとベアリングを分解して交換する代わりに、ベアリングを再調整するだけで済みます。これは明らかに時間効率が高く、低コストです。」フォルカーを追加します。「最終製品ではミクロンの範囲の最小の偏差でさえ許容できないため、調整と再調整の能力は非常に重要でした。」Zielkeを追加します。
GV3のセルフクリーニング動作は、汚れや破片が常に存在するこの環境でも重要な機能でした。 Vガイドの特定の形状のおかげで、汚れ粒子は、印刷プロセス中のベアリングの動きによって常に押し流されています。この自動クリーニング機能により、印刷プロセスなどの汚れた環境でもシステムの寿命が長くなります。 「結局のところ、私たちはヘプコの製品に非常に単純に確信しました。品質と製品機能の両方が適切でした。 HepcoのGV3システムを使用することを決定したことを説明するZielke氏は、実験可能なサンプルを提供することも非常に役立ちました。
行く準備ができて
ExAM255の完成には2年間の開発作業が必要でしたが、現在AIM3D GmbHは連続生産に移行する準備ができており、CEM E-1エクストルーダープリントヘッドの特許を待っています。プリンターは、直径3mmまでのほとんどすべての射出成形顆粒を処理できます。 「E-1エクストルーダーの特別な点は、顧客が高価なポリマーフィラメントや金属粉末を購入する必要がないことです」と、会社を設立する前に大学でリサーチアシスタントとして働いていたラドン氏は説明します。標準の射出顆粒を使用できるため、プロセスのコストが大幅に削減されます。さらに、同じ材料をプロトタイプと最終製造に使用できるため、エンドユーザーにとってプロトタイプから完成品への移行がより経済的で迅速になります。 「私の意見では、このような普遍的に採用可能な3Dプリンターを開発したのは、これまでのところ私たちだけです。ポリマーグラニュールで機能するものはいくつかありますが、それらは材料の範囲での選択を提供せず、これは私たちのシステムのユニークな特徴です」とZielkeは説明します。
AIM3Dのプリンターの注目すべき特徴は、印刷プロセス中の形状と融合の分離です。印刷中、熱可塑性担体材料のみが溶融して、コンポーネントにその形状を与えます。これに続いて、実際の焼結プロセスの前にコンポーネントを再加工できます。これにより、後処理中の工具と機械加工のコストが削減されます。次に、結合材が熱可塑性キャリアから（2段階プロセスで）除去され、最後にオーブンで焼結され、最終製品が作成されます。
プロトタイプは、特にガラス繊維充填プラスチックが一般的に使用されている自動車産業から好評です。この業界では、マージンが低く、常に適応する必要があります。ここには、独自のエコシステムに依存しなくなった3Dプリンターがありますが、すぐに利用できる標準化された材料とツールで動作するため、積層造形のコストを大幅に削減できる可能性があります。システムの中心部分であるHepcoのGV3は、プロトタイプで1年以上うまく機能しており、リニアガイドシステムに関しては、HepcoがAIM3Dのサプライヤとして引き続き選択されます。