Studenci inżynierii na Uniwersytecie Clemson projektują, tworzą i wprowadzają innowacje dzięki rozwiązaniom druku 3D HP Jet Fusion.
Wprowadzenie
Clemson University to drugi pod względem wielkości publiczny uniwersytet badawczy założony w 1889 roku w stanie Karolina Południowa.
Clemson aktywnie uczestniczy w badaniach naukowych, edukacji i stypendiach, zachęcając studentów do krytycznego myślenia i dokonywania nowych odkryć, które mają potencjał zmienić rozwój gospodarczy w Karolinie Południowej, Stanach Zjednoczonych i na całym świecie.
- Przemysł
Edukacja i badania naukowe - Sektor
Szkolnictwo wyższe - Cel
Wykorzystanie technologii HP Multi Jet Fusion do produkcji prototypów, projektów inżynieryjnych dla studentów Clemson University i wybranych klientów zewnętrznych. - Podejście
Dzięki drukarce 3D HP Jet Fusion 580, studenci Clemson są w stanie rozszerzyć swoje możliwości projektowe i możliwości produkcyjne w celu drukowania mocniejszych, kolorowych prototypów o ulepszonych właściwościach mechanicznych w krótszym czasie. - Technologia | Rozwiązanie
Technologia HP Multi Jet Fusion, drukarka HP Jet Fusion 580 Color 3D - Materiał
HP 3D High Reusability (HR) CB PA 12)
Wyzwanie
Clemson od 2007 roku pracuje z różnymi technologiami druku 3D, w tym z modelowaniem osadzania topionego materiału (FDM), strumieniowanie materiału i stereolitografia (SLA). Obecnie Laboratorium Druku 3D oferuje swoje usługi dla dwóch grup klientów: studentów, którzy projektują prototypy na zajęcia oraz wybranej grupy lokalnych firm, w tym dostawców motoryzacyjnych. Obie grupy wymagają usług druku 3D, które mogą pomieścić złożone projekty, wytrzymują testy funkcjonalne, są mocne i wymiarowo dokładne.
Na przykład, studenci bioinżynierii często korzystają z drukarek 3D w laboratorium do produkcji prototypów produktów, takich jak nowy typ cewnika lub urządzenia do utrzymywania głowy niemowlęcia w miejscu podczas operacji czaszki.
W przeszłości starszego typu urządzenia 3D miały trudności z drukiem tego typu części. Wiązało się to z koniecznością ich przeprojektowania tak, by spełniały pożądane wymogi.
„Wiele razy drukowaliśmy małe projekty bioinżynieryjne za pomocą druku, który polega na precyzyjnym nanoszeniu materiałów na powierzchnię, warstwa po warstwie, a następnie utrwalaniu ich za pomocą odpowiedniej techniki utwardzania (np. UV lub ciepła). Jednak podczas usuwania materiału podporowego wodą małe elementy się odłamywały. Wtedy odkryliśmy, że nawet najmniejszy element wykonany przy pomocy urządzeń HP jest o wiele mocniejszy.” – powiedział Timothy Pruett, Kierownik Laboratorium Druku 3D.
Od czasu wdrożenia kolorowej drukarki 3D HP Jet Fusion 580, Pruett jest w stanie drukować części, o których nie myślał, że są możliwe do wyprodukowania na drukarkach 3D. Ograniczenia projektowe nie stanowią już przeszkody, a to to zachęca do przekraczania granic wyobraźni.
Rozwiązanie
Oprócz zwiększonej dokładności technologii druku 3D HP Multi Jet Fusion 3D, Pruett jest również pod wrażeniem jej szybkości.
„Jeśli dostarczysz mi plik przed godziną 15, dostarczę ci części następnego dnia.” – powiedział Pruett.
„Przychodzę rano i części są gotowe do wyciągnięcia z drukarki. Wyciągam je, oczyszczam i do 9 rano wszystko jest gotowe.”
Ze względu na szybkość i wydajność HP MJF, zmianie uległ także przepływ pracy. Używając poprzednich technologii, Pruett drukował głównie części pojedynczo lub w małych partiach. W przypadku wielu zamówień czas realizacji znacznie się wydłużał.
Jednak dzięki dużej szybkości druku HP Multi Jet Fusion i możliwości druku wielu części w tym samym cyklu czas nie stanowił już problemu.
„Studenci tworzą swoje prototypy i przynoszą mi swoje pliki CAD. Oceniam je, aby określić, która technologia druku 3D jest dla nich najlepsza. Ostatnio wszystko, co widzę trafia do urządzenia HP. Studenci są podekscytowani tym, że mogą otrzymać swoje części już następnego dnia.” – powiedział Pruett.
Rezultaty
Kolorowa drukarka 3D HP Jet Fusion 580 produkuje wysokiej jakości części w przystępnej cenie. To sprawiło, że stała się ona bardziej atrakcyjna dla Pruetta niż starsze technologie Clemson.
Drukarki FDM były przystępne cenowo, ale produkowały części z liniami warstw, a drukarki strumieniowe produkowały gładkie części, ale miały wysokie ceny materiałów, wyjaśnił Pruett.
„Technologia HP Multi Jet Fusion prawdopodobnie zastąpi 60 lub 80% pracy, którą wykonuję z innymi maszynami.” – powiedział Pruett.
Możliwość druku w kolorze jest kolejnym czynnikiem wpływającym na entuzjazm Pruetta.
„Kiedy zaczniemy drukować części w kolorze, modele będą znacznie bardziej atrakcyjne pod względem estetycznym.” – powiedział Pruett.
Pruett twierdzi, że kolor był pierwszą rzeczą, która zwróciła jego uwagę na kolorową drukarkę 3D HP Jet Fusion 580. Teraz jednak jest tak entuzjastycznie nastawiony do wszystkich zalet urządzenia: szybkości, kosztów, wytrzymałość, łatwość druku, że uważa kolor jako kolejną dodatkową korzyść.
„Kiedy po raz pierwszy zobaczyłem tę maszynę, kolor był tym, co mnie podekscytowało, ale teraz uważam, że drukarka 3D HP Jet Fusion 580 jest tak niesamowita, że byłbym prawie tak samo szczęśliwy, nawet gdyby nigdy nie miała koloru – chociaż fajnie jest drukować na pomarańczowo z Clemson!”
Studium przypadku
Jako doktorant i asystent naukowy na wydziale inżynierii mechanicznej Clemson Beau Pollard badalokomocję inspirowaną biologią.
Jeden z projektów Pollarda obejmował budowę inspirowanego biologią robota wodnego. Elastyczność płetw lub ogona naturalnego pływaka są kluczowym parametrem wpływającym na ich wydajność pływania.
„Dodanie elastycznych materiałów w celu zwiększenia wydajności pływania naszego robota jest łatwe eksperymentalnie, ale sprawia, że niezwykle trudne do teoretycznego modelowania. Drukarki FDM, których pierwotnie używaliśmy, nie byłyby w stanie wyprodukować wielu części połączonych sprężynami. Drukarka HP osiągnęła tę dokładność i powtarzalność.” – powiedział Pollard.
„Możliwość druku sprężyn wraz ze sztywnymi częściami znacznie skróciła czas budowy i pozwoliła nam zebrać więcej danych eksperymentalnych.”
„To dla nas ogromna zaleta, ponieważ prawdopodobnie wyeliminowało kilka tygodni prób i błędów. Zamiast tygodni lub nawet miesiąca, zajęło nam to dwa dni.”
Spencer Marsh – doktorant na wydziale bioinżynierii Clemson miał już wcześniejsze doświadczenie z drukarkami 3D w laboratorium Clemson. Podczas druku klipsów do bioreaktora lewej komory, Marsh zauważył, że części wykonane z poprzednich materiałów do druku 3D ciągle pękały. Po zastosowaniu materiału HP 3D HR CB PA 12, Marsh i jego koledzy nie doświadczyli żadnych pęknięć.
„Materiał HP daje nam o wiele więcej miejsca na elastyczność, jeśli chodzi o zawiłość projektów. Jest o wiele mocniejszy. Teraz jesteśmy w stanie drukować całe elementy, co pozwoliło nam rozwinąć nasze projekty.” – powiedział Marsh.
„Poziom szczegółowości jest również imponujący. Mamy małe elementy w skali milimetrowej, a wydruk jest wystarczająco dokładny, aby można go było używać.” – dodał Marsh.
„Jeżeli chodzi o studentów, mogą w końcu realizować swoje wizje. Dla nich również jest to przełomowy moment.”
