Firma potrzebuje pięćdziesięciu sztuk funkcjonalnej części i staje przed wyborem: forma wtryskowa, obróbka CNC czy druk z proszku. Każda z tych dróg ma inny próg opłacalności.
Dlaczego forma wtryskowa przegrywa przy małej serii
Wtrysk jest niepobity przy dziesiątkach tysięcy sztuk, ale wymaga formy. Jej projekt i wykonanie to tygodnie pracy i koszt, który przy pięćdziesięciu detalach rozkłada się na tyle małą liczbę sztuk, że cena jednego elementu staje się absurdalna. Dodatkowo każda zmiana konstrukcji oznacza przeróbkę formy — a w fazie, gdy produkt jeszcze dojrzewa, zmiany są regułą, nie wyjątkiem.
Obróbka CNC nie potrzebuje formy, lecz odejmuje materiał. Im bardziej skomplikowana geometria, tym więcej przejść narzędzia i tym dłuższy czas maszyny. Wewnętrzne kanały, kratownice i cienkie żebra bywają po prostu niewykonalne, bo frez nie ma jak tam dojechać.
Co daje spiekanie proszku
W technologii proszkowej laser spieka warstwę poliamidu, a niespieczony materiał wokół detalu pełni rolę podparcia. Konsekwencja jest zasadnicza: nie ma podpór do usuwania i nie ma ograniczeń geometrycznych typowych dla wytłaczania. Można wydrukować element z wewnętrznym kanałem, kratownicą albo zawiasem od razu w komplecie.
Detale układa się w komorze na kilku poziomach, jeden nad drugim. Przestrzeń zapełnia się w trzech wymiarach, a nie na płaszczyźnie, więc koszt jednej sztuki spada wraz z liczbą elementów w partii. To dlatego drukarki SLS stały się standardem tam, gdzie liczy się elastyczność, a nie masowość.
Właściwości gotowego elementu
Spiekany poliamid jest izotropowy: wytrzymałość nie zależy tak silnie od kierunku układania warstw jak przy wytłaczaniu filamentu. Element zniesie zatrzask, gwint i wielokrotne zgięcie. Powierzchnia jest matowa i lekko szorstka — dobrze przyjmuje barwienie w kąpieli, które daje kolor w całej objętości, a nie warstwę farby do starcia.
Podstawowy materiał, PA12, ma dobrą odporność chemiczną i znosi kontakt z olejami. Wersja z włóknem szklanym jest sztywniejsza, lecz krucha przy uderzeniu. PA11 zachowuje się odwrotnie: jest bardziej elastyczny, dlatego wybiera się go na zawiasy i zatrzaski pracujące setki razy.
Projektowanie pod technologię
Trzy zasady eliminują większość reklamacji. Pierwsza: luz montażowy około dwóch dziesiątych milimetra na parę współpracujących elementów — detal „w zero” nie wejdzie. Druga: ściany cieńsze niż niecały milimetr pękają przy piaskowaniu. Trzecia, najważniejsza: każda zamknięta wnęka potrzebuje otworu odpowietrzającego, bo inaczej proszek zostanie w środku na zawsze i nie da się tego naprawić.
Otwory wychodzą nieco mniejsze od nominału. Jeśli mają być dokładne, projektuje się je z przypuszczeniem i rozwierca po wydruku. Gwint w odpowiedzialnym miejscu lepiej wykonać wkładką metalową: nacięty w poliamidzie wytrzyma kilkanaście montaży, wkładka setki.
Gdzie leży granica opłacalności
Przy jednej lub dwóch sztukach taniej wyjdzie filament — przygotowanie komory i chłodzenie po cyklu trwają godziny, więc pojedynczy detal kosztuje nieproporcjonalnie dużo. Powyżej kilkunastu sztuk przewaga proszku rośnie z każdym elementem w partii. Powyżej kilku tysięcy sensowniej wrócić do rozmowy o formie wtryskowej.
Praktyczny wniosek: spiekanie nie jest technologią lepszą od pozostałych, tylko technologią do innego zadania — funkcjonalnych części w seriach od kilkunastu do kilkuset sztuk, przy geometrii, której nie da się wyfrezować.
