Wiele osób, podejmując decyzję o zakupie drukarki 3D, już od samego początku nosi się z zamiarem wykorzystywania jej nie tylko do zabawy, ale także do wytwarzania za jej pomocą funkcjonalnych i użytkowych rzeczy. Do tego typu wydruków należą bez wątpienia akcesoria używane w samochodach i pojazdach. Gdzie i w jaki sposób można wykorzystać druk 3D w motoryzacji?
Wyposażenie wnętrza i gadżety
Najmniej skomplikowanym obszarem modyfikacji, w którym możemy wykorzystać naszą drukarkę 3D, jest personalizowane wyposażenie auta. Głównym czynnikiem niszczącym, na który powinniśmy zwrócić szczególną uwagę, są temperatury, które w upalny dzień w zamkniętym pojeździe mogą wynosić nawet 60°C. Z tego względu zdecydowanie odradza się wykorzystywanie materiału PLA w samochodzie. Ryzyko, że wydruk ulegnie poważnym deformacjom (szczególnie jeżeli dodatkowo będzie czymś obciążony) jest bardzo duże.
Możemy jednak z powodzeniem wykorzystać tu inne popularne materiały jak PET-G, ABS/ASA czy TPU, jeżeli w planach mamy wytwarzanie elastycznych elementów. W przypadku, gdy zdecydujemy się na druk części elastycznych, dobrym wyborem będzie filament 20D od Print-me, a jeśli zależy nam na większej twardości, to z kolei filament 40D.
Poniżej przykładowe wydruki znajdujące zastosowanie w wyposażeniu samochodu.
Uchwyty, haczyki, mocowania – np. na telefon, kubek z napojem, często do doczepienia na osłonce przeciwsłonecznej lub kratkach wentylacji.
źródło: https://cults3d.com/en/3d-model/gadget/print-in-place-phone-holder-for-space, autor: https://www.instagram.com/sunshine_turbo/
źródło: https://www.thingiverse.com/thing:2989347, autor: MarcinWojcik
Organizery – podwieszane przy zagłówkach albo umieszczane w uchwycie na kubek.
źródło: https://www.thingiverse.com/thing:2426771/files, autor: sptzdmnc
Inne gadżety – zabawne plakietki, breloczki lub litofany do podwieszenia przy lusterku (czym jest litofan, dowiecie się tu).
Elementy mechaniczne – wewnętrzne i zewnętrzne
Czy zdarzyło wam się kiedyś, że jakiś element w samochodzie lub motocyklu się złamał, odkształcił, zgubił, a zamówienie oryginalnej części było bardzo trudne lub nawet niemożliwe? A może po prostu chcielibyście dodać nieco duszy swojemu pojazdowi przez niecodzienne designerskie komponenty? Wiele takich problemów możecie rozwiązać przy pomocy druku 3D!
Popularnymi komponentami wymiennymi do samochodu są:
- uchwyty na osłonki przeciwsłoneczne,
- gałki do zmiany biegów (tu szczególnie możemy poszaleć z designem),
źródło: https://www.thingiverse.com/thing:3835731, autor: Chaz493
- elementy systemów wentylacyjnych,
źródło: https://www.thingiverse.com/thing:2120278, autor: vinnyvecchio
- spinki tapicerki klapy bagażnika,
źródło: https://www.thingiverse.com/thing:3725820, autor: elhalpern
- rączki i klamki, np. do drzwi bagażnika większych samochodów,
- ślizgacze drzwi przesuwanych,
źródło: https://www.myminifactory.com/object/3d-print-renault-trafic-2-opel-vivaro-sliding-door-part-91842, autor: yannis meslin
- mocowania i adaptery do kamerek samochodowych,
źródło: https://www.thingiverse.com/thing:1112035, autor: viktor_au
- emblematy,
- nie zapominajmy o motocyklistach - do jednośladów także możemy drukować różne uchwyty dołączane do kierownicy, zaczepy na lampy, tablice rejestracyjne; znajdziemy też modele open-source błotników czy airboxów.
źródło: https://www.thingiverse.com/thing:2758376?fbclid=IwAR2ssVw5P7GCdSoOeRz7lLoDAgNN2RnvmKInui0yRZVK10iMVj6cZiTmU8c, autor: mdonald0204
źródło: https://www.thingiverse.com/thing:4633185, autor: Jackstar45
Głównymi czynnikami niszczącymi, które mogą oddziaływać na wydruki w takich zastosowaniach, są wibracje, temperatury i czynniki środowiskowe (deszcz i promieniowanie UV światła słonecznego).
Wibracje mogą potęgować zjawisko delaminacji, czyli rozwarstwiania się wydruku. Aby zminimalizować to zjawisko, można dopracować parametry odpowiedzialne za lepsze spojenie warstw – większe flow, temperatury druku i nakładanie się na siebie ścieżek. Na wibracje szczególnie mogą być narażone elementy motocykli.
Zbyt wysokie temperatury otoczenia mogą doprowadzić do mięknięcia materiału, który może ulegać deformacjom. Z kolei zbyt niskie temperatury zwiększają kruchość materiału i mogą powodować pęknięcia i delaminację. Woda i światło słoneczne sprzyjają natomiast degradacjom materiału, co może nie być widoczne gołym okiem, ale jednocześnie wpływać na żywotność i wytrzymałość wydruków. Dlatego zawsze warto dobrać odpowiedni materiał – odpornością na światło UV wyróżnia się tu ASA, którą drukuje się podobnie jak ABS (są opinie, że jest nawet nieco prostsza). Jeżeli zastanawiacie się, jaki filament ASA wybrać, to polecamy szczególnie ten od Print-me.
Innymi popularnymi materiałami są: ABS, z którego wykonanych jest wiele oryginalnych części samochodowych (tutaj sprawdzi się na pewno ABS 702 od Nebuli) i PET-G, który charakteryzuje się odpornością na wiele substancji chemicznych i działanie wody.
Inne specjalne materiały, które polecamy do zastosowania przy drukowaniu motoryzacyjnych części mechanicznych
PA (nylon)
Nylon to poliamid, który jako filament przyjmuje zwykle postać PA12 i PA6.6. Obydwa te materiały są bardzo trudne w druku, przede wszystkim przez wysokie temperatury przetwarzania, bardzo duży skurcz przetwórczy i wzmożoną chłonność wilgoci. Charakteryzują się jednak wysoką wytrzymałością mechaniczną (na zginanie, zmęczeniową i udarnością) i termiczną, niskim współczynnikiem tarcia oraz odpornością na działanie olejów i paliw. Szczególnie polecamy Nylon PA12+CF15 od Fiberlogy.
PP (polipropylen)
Charakteryzuje go dobra odporność chemiczna, duża podatność i udarność, dlatego producenci polecają go do wykonywania zderzaków czy odbojników. Jego udarność niestety znacząco spada przy ujemnych temperaturach, nie jest też odporny na warunki zewnętrzne. PP od Fiberlogy dostępne jest u nas w różnych wersjach kolorystycznych.
PC (poliwęglan)
Materiał bardzo trudny w druku – wymaga wysokich temperatur przetwarzania (ok. 280°C) i zamkniętej komory. Podobnie jak PA ma duży skurcz przetwórczy i wysoką chłonność wilgoci. Charakteryzuje go bardzo wysoka wytrzymałość mechaniczna, udarność i wytrzymałość termiczna (ok. 150°C, co czyni ją nieco wyższą niż dla ABS, ale niższą niż dla PA). Często spotykamy filamenty będące kompozytem PC z innymi składnikami, np. PCABS czy Carbon PC od Print-me.
PLA 607, HIS PLA, PLA + i inne termoutwardzalne PLA
W druku podobne do PLA, ale po wygrzewaniu zyskują odporność temperaturową do ok.140°C i odporności mechaniczne zbliżone do ABS – nadal jednak nie są odporne na warunki zewnętrzne. U nas w sklepie można znaleźć PLA 607 od Nebuli.
Elementy znajdujące się pod maską
O tym zastosowaniu wspomnimy bardzo pobieżnie – pod maską samochodu panują bardzo zmienne warunki termiczne, ciśnieniowe i wibracyjne. Z pewnością nie mamy co marzyć o drukowaniu w technologii FDM komponentów odpowiadających za pracę silnika – są to elementy zbyt obciążane i zbyt newralgiczne. Można natomiast drukować takie rzeczy jak adaptery dołączane do nieoryginalnych zamienników, zawory/korki od płynów, klipsy czy zatrzaski blokujące przemieszczanie się elementów.
Aby móc w ten sposób zastosować druk FDM, należy zapewnić niezbędne warunki:
- odpowiedni dystans wydruków od nagrzewających się elementów silnika minimalizujący wpływ emisji cieplnej,
- wykorzystanie wyłącznie w miejscach, gdzie ewentualna usterka dodrukowanego elementu nie będzie powodować zagrożenia życia,
- odpowiedni dobór materiału i parametrów druku.
Przy takich zastosowaniach najlepiej wybierać materiały o jak najwyższych odpornościach temperaturowych. Do tych, które nadają się do druku na amatorskich maszynach zaliczają się PET-G (w bardzo ograniczonym zakresie, gdyż zaczyna mięknąć już w 75-80°C), ASA, ABS.
Posiadając nieco bardziej profesjonalny sprzęt (zamykana komora, ekstruder full metal) oraz stanowisko do suszenia filamentu, możemy pokusić się o druk bardziej zaawansowanymi materiałami jak PCABS (odporność na temperatury 100-110°C, wyższe wytrzymałość mechaniczna i udarność niż przy standardowym ABS), nylon (wysoka odporność termiczna, wytrzymałość mechaniczna, odporność chemiczna, w tym na paliwa i oleje, oraz niski współczynnik tarcia) czy polipropylen (wysoka odporność termiczna i na wodę, odporność zmęczeniowa i elastyczność).
Post-processing
Elementy wytwarzane w FDM można pokrywać szpachlówką wypełniającą, w postaci masy lub sprayu. W tym przypadku należy najpierw obrobić powstałą powierzchnię przy pomocy papieru ściernego, aby ją wygładzić i przy pomocy wypełniacza w sprayu stworzyć dość cienką, równomierną powłokę. Kolejnym krokiem takiej obróbki jest pokrycie warstwą lakieru, który nada lepszy efekt wizualny oraz powłokę ochronną.
Innym rodzajem obróbki wykończeniowej, którą możemy zastosować, jest pokrycie wydruku żywicą epoksydową, która będzie go także chronić przed wilgocią.
Dodatkowe wskazówki i uwagi
Wiele elementów samochodowych mocowanych jest na wcisk czy zatrzask (przykładem mogą być uchwyty osłonek przeciwsłonecznych lub spinki tapicerki klapy bagażnika). Przy drukowaniu takich elementów szczególnie istotny jest odpowiedni dobór parametrów i materiału do druku. Jest kilka zasad, które należy na pewno mieć na względzie.
1. Jeżeli w element ma być wpinane coś, co wymusi jego lekkie rozchylenie lub ugięcie (np. uchwyt na osłonki przeciwsłoneczne), należy wydrukować go tak, aby płaszczyzna, w której następuje ugięcie, była równoległa do płaszczyzny druku – zminimalizujemy w ten sposób szansę na delaminację elementu. Wykorzystaj większą liczbę obrysów i pełne wypełnienie. Materiałem dobrze pracującym na uginanie jest PET-G, a dodatkowo jest on nieco śliski, co ułatwi wpasowanie się wpinanego elementu.
opracowanie własne w Simplify3d, na podstawie: https://www.thingiverse.com/thing:370389?fbclid=IwAR3X65iTy7ddVz-OtTI89NIguPcHZBBDOdp8yqWdjqiTzIZkaAs--3OdjpE, autor: papamat
2. Jeżeli element ma być wciskany albo jest trzpieniem zatrzasku, także staramy się, by drukować go w płaszczyźnie prostopadłej do wciskania. Ze względu na to, że zwykle są to okrągłe trzpienie, takie zorientowanie ich na stole roboczym może niestety znacząco utrudnić lub nawet uniemożliwić wydruk. W takich przypadkach drukujemy je z pełnym wypełnieniem, na jak najniższej warstwie i możliwie dużej liczbie obrysów (minimum trzy), możemy także zwiększyć nieco parametry flow i perimeter overlap . Wykorzystujemy materiały o dużej sztywności – ASA, ABS.
Projektów open-source dla samochodów jest wiele, często jednak są one dopasowane do konkretnego modelu pojazdu. Dlatego wszystkich drukarzy hobbystów zachęcamy do próbowania swoich możliwości w projektowaniu własnych modeli – wkrótce planujemy publikację artykułu o podstawowych programach do projektowania. Natomiast osobom, sprawnie posługującym się programami CAD, polecamy artykuł na temat ograniczeń druku 3D, które warto mieć na uwadze podczas projektowania.
Jak zwykle zachęcamy do odwiedzenia naszego Facebooka i Instagrama – tam znajdziecie informacje o promocjach oraz zdjęcia naszych wydruków. Polecamy również naszą grupę Druk 3D Warszawa, na której publikowane są cenne wskazówki i informacje na temat druku 3D!
Icons made by Freepik from www.flaticon.com