STOCK CANVA
Uszkodzenie niewielkiego elementu potrafi uniemożliwić korzystanie z urządzenia, maszyny lub przedmiotu, mimo że pozostałe podzespoły nadal nadają się do eksploatacji. Problem pojawia się zwłaszcza wtedy, gdy producent zakończył sprzedaż części zamiennych albo dany komponent nigdy nie był oferowany oddzielnie. Drukarnia 3D może uczestniczyć w odtworzeniu takiego detalu, jeśli jego geometria, wymagane właściwości i warunki pracy pozwalają zastosować technologię przyrostową. Proces nie sprowadza się jednak do skopiowania przedmiotu – wymaga przygotowania modelu cyfrowego, wyboru odpowiedniego materiału oraz uwzględnienia sposobu działania części.
Punktem wyjścia jest ocena uszkodzonego albo zachowanego elementu. Jeżeli dostępny jest kompletny egzemplarz, można określić jego wymiary, kształt, rozmieszczenie otworów i sposób połączenia z pozostałymi podzespołami. Więcej pracy wymaga sytuacja, w której część jest pęknięta, zdeformowana lub zachowała się jedynie częściowo. Wówczas brakujące fragmenty trzeba odtworzyć na podstawie dostępnych informacji o konstrukcji.
Nie każdy detal nadaje się do wykonania metodami przyrostowymi. O możliwości realizacji decydują między innymi obciążenia mechaniczne, temperatura pracy, kontakt z substancjami chemicznymi oraz wymagana dokładność wymiarowa. Szczególnej analizy wymagają części związane z bezpieczeństwem użytkownika lub działające w warunkach, których nie można wiarygodnie odtworzyć na podstawie samego pierwowzoru.
Drukarnia 3D korzysta z danych opisujących przestrzenną geometrię przedmiotu, dlatego fizyczny wzorzec musi zostać przełożony na odpowiedni model. Jedną z możliwości jest wykonanie pomiarów i odtworzenie konstrukcji w programie CAD. Przy nieskomplikowanych częściach o regularnych kształtach często wystarczają dokładne wymiary charakterystycznych powierzchni, otworów, promieni czy punktów mocowania.
W przypadku bardziej rozbudowanej geometrii pomocne mogą być metody digitalizacji przestrzennej, jednak uzyskane dane nie zawsze są od razu gotowe do produkcji. Model wymaga kontroli i niekiedy przebudowy, zwłaszcza jeśli pierwowzór nosi ślady zużycia. Kopiowanie każdego odkształcenia starej części mogłoby doprowadzić do utrwalenia jej wad zamiast odtworzenia pierwotnego kształtu.
Podobny wygląd dwóch części nie oznacza, że można wykonać je z tego samego tworzywa. Detal pełniący funkcję osłony ma inne wymagania niż koło zębate, zatrzask, uchwyt lub część znajdująca się w pobliżu źródła ciepła. Z tego względu przed produkcją trzeba ustalić, jak element będzie obciążany i w jakim środowisku ma pracować. Podczas oceny przydatności materiału bierze się pod uwagę między innymi:
odporność mechaniczną – istotną w przypadku części poddawanych naciskowi, rozciąganiu lub zginaniu;=,
temperaturę pracy – tworzywo musi zachowywać wymagane właściwości w zakładanym zakresie temperatur,
charakter obciążeń – inne wymagania dotyczą elementu nieruchomego, a inne części cyklicznie pracującej,
dokładność wykonania – ma ona szczególną rolę przy powierzchniach współpracujących z innymi podzespołami,
warunki otoczenia – należy uwzględnić między innymi wilgoć, promieniowanie UV lub możliwy kontakt z chemikaliami.
Nie zawsze da się rozpoznać pierwotny materiał wyłącznie na podstawie wyglądu starej części. Co więcej, dokładne powtórzenie tworzywa zastosowanego przez producenta nie musi być możliwe w wybranej technologii druku. Zamiast kierować się jedynie podobieństwem wizualnym, należy więc rozpatrywać wymagane parametry przyszłego elementu.
Wytwarzanie przyrostowe polega na budowaniu obiektu kolejnymi warstwami, co odróżnia je od wielu tradycyjnych metod produkcji. Sposób ułożenia modelu podczas procesu może wpływać na właściwości części, jakość określonych powierzchni oraz konieczność zastosowania podpór. Ma to szczególną wagę przy detalach, które później przenoszą obciążenia.
Operator powinien zatem analizować nie tylko sam kształt obiektu, lecz także jego przeznaczenie. Zmiana orientacji może ograniczyć liczbę podpór albo korzystniej rozmieścić warstwy względem sił działających na przedmiot. Trzeba przy tym uwzględnić możliwości konkretnej technologii, ponieważ poszczególne metody druku mają odmienne właściwości i ograniczenia.
Odtwarzanie części daje możliwość ponownego wykonania jej geometrii, ale wierna kopia nie w każdej sytuacji jest najlepszym rozwiązaniem. Jeśli pierwotny detal pękł w określonym miejscu, warto ustalić przyczynę uszkodzenia. Problem mógł wynikać z wieloletniego zużycia, lecz źródłem mogła być również konstrukcja, niewłaściwe obciążenie albo awaria innego podzespołu.
Model cyfrowy pozwala wprowadzać uzasadnione modyfikacje, na przykład zmienić grubość wybranego fragmentu lub dostosować określone wymiary do współpracujących części. Każda taka zmiana powinna jednak wynikać z analizy konstrukcji. Samodzielne wzmacnianie jednego obszaru bez znajomości sposobu działania całego mechanizmu może przenieść obciążenia w inne miejsce i wywołać kolejny problem.
Odtworzenie jednego elementu może służyć naprawie konkretnego urządzenia, ale raz przygotowany model cyfrowy umożliwia również wykonanie kolejnych egzemplarzy. Jest to przydatne chociażby wtedy, gdy użytkowanych jest kilka podobnych urządzeń zawierających ten sam trudno dostępny komponent. Przed przygotowaniem większej liczby sztuk warto jednak zweryfikować pierwszy egzemplarz.
Taka kontrola pozwala sprawdzić dopasowanie części, rozmieszczenie punktów montażowych i zgodność wymiarów z założeniami projektu. Jeśli pojawią się rozbieżności, model można skorygować przed rozpoczęciem kolejnej produkcji. W przypadku starych urządzeń ma to dodatkową zaletę – poszczególne egzemplarze mogą różnić się wskutek zużycia, wcześniejszych napraw lub zmian wprowadzanych przez producenta.
