Hlavným cieľom projektu je vývoj a aplikácia robotickej veľkoformátovej 3D tlače na báze technológie Fused Granular Fabrication (FGF). Projekt sa zameriava
na skúmanie a optimalizáciu preprocesingu dát pre LFAM (Large Format Additive Manufacturing), návrh pokročilých algoritmov pre generovanie dráh tlače
a modernizáciu existujúcich výrobných pracovísk.
......
Dodávateľ | Internetový link | Obchodný názov | Typ polyméru | Skupina polymérov | Plnivo | Hustota [g/cm³] | Pevnosť v ťahu [MPa] | Modul pružnosti [MPa] | Tepelná odolnosť [°C] | Spracovateľská teplota [°C] | Odporúčaná teplota trysky [°C] | Odporúčaná teplota podložky [°C] | Typické aplikácie |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Borealis | https://www.borealisgroup.com/ | Bormed™ PP | Polypropylén | Polyolefíny | Neplnený | 0.9 | 25-35 | 1000-1500 | 100-115 | 200-230 | 210-220 | 80-90 | Zdravotnícke, priemyselné aplikácie |
LyondellBasell | https://www.lyondellbasell.com/ | Hostalen® PP | Polypropylén | Polyolefíny | Rôzne plnivá | 0.9-1.2 | 30-60 | 1200-3000 | 100-160 | 190-250 | 200-240 | 60-110 | Automobilový, obalový priemysel |
SABIC | https://www.sabic.com/ | SABIC® PP | Polypropylén | Polyolefíny | Sklenené vlákna | 1.0-1.2 | 40-60 | 2000-3500 | 120-150 | 210-240 | 220-230 | 80-100 | Automobilový, spotrebný priemysel |
INEOS | https://www.ineos.com/ | Rigidex® HDPE | Polyetylén | Polyolefíny | Neplnený | 0.95 | 20-30 | 800-1200 | 70-90 | 180-220 | 190-210 | 60-80 | Priemyselné kontajnery, potrubia |
Dow | https://www.dow.com/ | DOWLEX™ PE | Polyetylén | Polyolefíny | Rôzne | 0.92-0.96 | 10-30 | 200-1000 | 60-100 | 160-260 | 170-250 | 40-80 | Obaly, fólie, priemyselné diely |
ExxonMobil | https://www.exxonmobil.com/ | Exceed™ PE | Polyetylén | Polyolefíny | Neplnený | 0.91-0.94 | 15-25 | 300-800 | 60-90 | 170-230 | 180-220 | 50-70 | Fólie, obaly, technické aplikácie |
DSM | https://www.dsm.com/ | Akulon® PA6 | Polyamid 6 | Termoplasty | Sklenené vlákna | 1.1-1.4 | 60-90 | 3000-6000 | 150-200 | 230-260 | 240-250 | 80-100 | Automobilový, elektronický priemysel |
BASF | https://www.plastics.basf.com/ | Ultramid® PA6 | Polyamid 6 | Termoplasty | Rôzne plnivá | 1.1-1.5 | 50-100 | 2500-8000 | 150-220 | 230-260 | 240-250 | 80-120 | Strojárstvo, automobilový priemysel |
Evonik | https://www.evonik.com/ | VESTAMID® PA12 | Polyamid 12 | Termoplasty | Neplnený/Plnený | 1.0-1.2 | 40-60 | 1500-3000 | 120-180 | 200-240 | 210-230 | 70-90 | Zdravotnícke, športové vybavenie |
Solvay | https://www.solvay.com/ | Technyl® PA66 | Polyamid 66 | Termoplasty | Sklenené vlákna | 1.2-1.6 | 70-110 | 3000-9000 | 180-260 | 260-290 | 270-280 | 90-130 | Automobilový, elektronický priemysel |
SABIC | https://www.sabic.com/ | CYCOLAC™ ABS | ABS | Termoplasty | Neplnený/Plnený | 1.0-1.2 | 35-50 | 1500-2500 | 80-100 | 220-250 | 230-240 | 70-90 | Spotrebná elektronika, automobilový priemysel |
INEOS Styrolution | https://www.ineos-styrolution.com/ | Novodur® ABS | ABS | Termoplasty | Rôzne | 1.0-1.1 | 30-45 | 1400-2400 | 80-105 | 220-260 | 230-250 | 70-90 | Domáce spotrebiče, hračky |
Trinseo | https://www.trinseo.com/ | MAGNUM™ ABS | ABS | Termoplasty | Rôzne modifikácie | 1.0-1.2 | 30-55 | 1600-2700 | 80-110 | 220-250 | 230-240 | 70-90 | Automobilový, elektronický priemysel |
Covestro | https://www.covestro.com/ | Makrolon® PC | Polykarbonát | Termoplasty | Neplnený/Plnený | 1.2 | 60-70 | 2200-2400 | 120-140 | 280-320 | 290-310 | 100-120 | Ochranné kryty, automobilové svetlá |
SABIC | https://www.sabic.com/ | LEXAN™ PC | Polykarbonát | Termoplasty | Rôzne | 1.2-1.3 | 60-75 | 2300-2500 | 120-145 | 280-320 | 290-310 | 100-120 | Elektronika, zdravotníctvo |
EMS-GRILTECH | https://www.ems-griltech.com/ | Grilamid® TPE | Termoplastický elastomér | Elastoméry | Rôzne tvrdosti | 1.0-1.2 | 10-40 | 50-500 | 80-150 | 180-260 | 190-250 | 60-90 | Tesnenia, hadice, športové vybavenie |
Kraiburg TPE | https://www.kraiburg-tpe.com/ | THERMOLAST® K | Termoplastický elastomér | Elastoméry | Rôzne tvrdosti | 1.0-1.3 | 5-40 | 10-500 | 60-150 | 170-250 | 180-240 | 50-80 | Automobilový, spotrebný priemysel |
Huntsman | https://www.huntsman.com/ | IROGRAN® TPU | Termoplastický polyuretán | Elastoméry | Rôzne tvrdosti | 1.1-1.3 | 20-50 | 100-800 | 80-120 | 180-240 | 190-230 | 60-80 | Obuv, automobilové diely |
BASF | https://www.plastics.basf.com/ | Elastollan® TPU | Termoplastický polyuretán | Elastoméry | Rôzne tvrdosti | 1.1-1.3 | 20-60 | 100-900 | 90-130 | 190-250 | 200-240 | 70-90 | Fólie, profily, technické diely |
Eastman | https://www.eastman.com/ | Eastar™ PETG | Polyetyléntereftalát glykolom modifikovaný | Polyester | Neplnený/Plnený | 1.2-1.3 | 40-60 | 1500-2000 | 70-80 | 220-260 | 230-250 | 70-80 | Obaly, displeje, zdravotnícke pomôcky |
Formfutura | https://formfutura.com/ | EasyFil™ PLA | Polylaktid | Polyester | Neplnený/Plnený | 1.2-1.3 | 40-60 | 3500-4000 | 50-60 | 190-220 | 200-210 | 60 | Prototypovanie, vzdelávanie |
ColorFabb | https://colorfabb.com/ | nGen | PETG kopolymér | Polyester | Neplnený/Plnený | 1.2 | 50-60 | 1800-2000 | 75-85 | 220-240 | 230-240 | 70-80 | Funkčné prototypy, nástroje |
Fillamentum | https://fillamentum.com/ | CPE | Polyester | Neplnený/Plnený | 1.2 | 45-55 | 1700-1900 | 70-80 | 220-240 | 230-240 | 70-80 | Technické diely, prototypovanie | |
Sabic | https://www.sabic.com/ | NORYL™ GTX | Polyphenylene ether + Polyamide | Engineering Thermoplastics | Rôzne plnivá | 1.1-1.3 | 50-70 | 2000-4000 | 100-150 | 250-300 | 260-290 | 90-120 | Automobilový, elektrotechnický priemysel |
Celanese | https://www.celanese.com/ | Hostaform® POM | Polyoxymetylén (POM) | Engineering Thermoplastics | Neplnený/Plnený | 1.4 | 50-70 | 2500-3500 | 100-140 | 190-230 | 200-220 | 80-110 | Presné diely, ozubené kolesá |
DuPont | https://www.dupont.com/ | Zytel® PA | Polyamid | Engineering Thermoplastics | Rôzne plnivá | 1.1-1.7 | 50-100+ | 2000-10000+ | 100-260+ | 230-300+ | 240-290+ | 80-150+ | Automobilový, elektronický priemysel |
Arkema | https://www.arkema.com/ | Rilsan® PA11 | Polyamid 11 | Engineering Thermoplastics | Neplnený/Plnený | 1.0-1.1 | 40-60 | 1500-2000 | 120-150 | 190-210 | 200-210 | 70-90 | Športové vybavenie, potrubia |
igus | https://www.igus.eu/ | iglidur® i-Series | Rôzne polyméry | Špeciálne polyméry | Rôzne plnivá | 1.1-1.6 | 20-90 | 500-4000 | 80-250 | závisí od materiálu | závisí od materiálu | závisí od materiálu | Ložiská, klzné prvky |
Ultimaker | https://ultimaker.com/ | Tough PLA | Polylaktid | Polyester | Modifikovaný PLA | 1.2-1.3 | 50-60 | 2000-2500 | 60-70 | 200-220 | 210-220 | 60 | Funkčné prototypy, nástroje |
MatterHackers | https://www.matterhackers.com/ | PRO Series PETG | Polyetyléntereftalát glykolom modifikovaný | Polyester | Vylepšený PETG | 1.2-1.3 | 50-70 | 1800-2200 | 75-85 | 230-250 | 240-250 | 70-80 | Výroba nástrojov, funkčné diely |
3DXTECH | https://www.3dxtech.com/ | CarbonX™ CF PA6 | Polyamid 6 | Termoplasty | Uhlíkové vlákna | 1.2-1.3 | 80-100 | 6000-8000 | 150-180 | 240-260 | 250-260 | 90-110 | Vysoko pevné diely, automobilový priemysel |
ColorFabb | https://colorfabb.com/ | XT-CF20 | PETG kopolymér | Polyester | Uhlíkové vlákna | 1.25 | 60-70 | 2800-3000 | 80-90 | 240-260 | 250-255 | 80-90 | Ľahké a pevné konštrukčné diely |
Fillamentum | https://fillamentum.com/ | Econyl® PA6 | Polyamid 6 | Termoplasty | Recyklovaný PA6 | 1.1-1.2 | 50-70 | 2000-3000 | 150-180 | 230-250 | 240-250 | 80-100 | Udržateľné aplikácie |
Prusa Research | https://www.prusa3d.com/ | Prusament PC Blend | Polykarbonát zmes | Termoplasty | Zmes PC | 1.18 | 55 | 2100 | 110 | 270-290 | 280-290 | 100-110 | Technické diely, odolné prototypy |
Kimya | https://www.kimya.fr/ | PEKK-A | Polyetherketoneketone | Vysoko výkonné polyméry | Neplnený/Plnený | 1.30 | 90-100 | 3900 | 320 | 370-400 | 380-410 | 150-170 | Letecký, automobilový, medicínsky priemysel |
Victrex | https://www.victrex.com/ | VICTREX™ PEEK | Polyether ether ketone | Vysoko výkonné polyméry | Neplnený/Plnený | 1.3-1.4 | 90-100+ | 3500-4000+ | 260+ | 370-400+ | 380-410+ | 150-180+ | Letecký, automobilový, medicínsky priemysel |
Solvay | https://www.solvay.com/ | KetaSpire® PEEK | Polyether ether ketone | Vysoko výkonné polyméry | Rôzne modifikácie | 1.3-1.4 | 90-100+ | 3500-4000+ | 260+ | 370-400+ | 380-410+ | 150-180+ | Letecký, automobilový, medicínsky priemysel |
Ensinger | https://www.ensingerplastics.com/ | TECAPEEK™ | Polyether ether ketone | Vysoko výkonné polyméry | Rôzne plnivá | 1.3-1.6 | 90-170 | 3500-10000 | 260+ | 370-400+ | 380-410+ | 150-180+ | Náročné priemyselné aplikácie |
BASF | https://www.plastics.basf.com/ | Ultrason® PSU | Polysulfón | Vysoko |
V súvislosti s VRAV sú pre užívateľa dostupne 3 možnosti generovania G-kódu:
1 - Využiť voľne dostupne CAM softvéry (slicery) ktoré umožňujú užívateľovi generovať čisto rovinné vrstvy podobne ako pre desktopové tlačiarne a v prípade potreby využiť externý softvér pre post procesing.
Softvéry ako : Ultimaker CURA slicer , Prusa slicer, Openslicer a Slic3r a iné
2 - Využiť komerčné CAM softvéry ktoré okrem generovania rovinných vrstiev umožňujú generovanie aj nerovinných vrstiev, vrstiev pod uhlom, často nevyžadujúci iný softvér ani post procesor a sú priamo prepojené s riadiacou jednotkou robota a tlačového extrúdera
Softvéry ako: Ai buil – AiSync, Adaxis - Ada One, Dotxcontrol - 5Axi Slicer,
3 - Vyvíjať vlastné softvérové riešenie / nekomerčné riešenia Softvérové riešenia v počiatočnej alebo výskumnej fáze : S^3-Slicer, Neural Slicer, EnochSlicer, MatatronSlicer, Rhino Grasshopper nástroje
Vývoj vlastných riešení vyžaduje vedomosti z pokročilej matematiky, programátorské zručnosti v jednom z jazykov ako je jazyk python ,C++ alebo Csharp, a v niektorých prípadoch softvér na následné spracovanie a prehliadanie G-kódu čo môže byť proces ktorý je pre ľudí s nedostatkom zručností náročný. Preto je vhodnou alternatívou využitie tzv. Vizuálnych programovacích jazykov (VPJ) ako je napríklad vizuálno-programovacie rozhranie Grasshopper ako plugin softvéru Rhinoceros 3D.
Využitie softvéru Rhinoceros 3D - Grasshopper vo VRAV
Grasshopper (GH) uľahčuje parametrizáciu grafického dizajnu a umožňuje vytvárať prakticky ľubovoľné tvary pomocou komplexného súboru matematických nástrojov. Jedna z pozoruhodných predností programu GH spočíva v jeho otvorenosti voči vývojárom tretích strán, čo im umožňuje navrhovať vlastné zásuvné moduly v rámci programu. Tieto zásuvné moduly sú prístupné prostredníctvom trhoviska pre GH, často sú k dispozícii zadarmo po získaní softvéru Rhinoceros. Bezproblémová interoperabilita medzi zásuvnými modulmi pluginy GH a softvéru Rhinoceros 3D rozširuje možnosti softvéru. Používatelia môžu vykonávať zložité operácie, ako je napríklad vytváranie sietí z pevných prvkov priamo v GH, využívať parametrické modelovanie B-rep, generovať body, vektory, riešiť priesečníky, vizualizovať dáta a mnoho iného. To umožňuje dynamické úpravy návrhu komplexných 3D objektov alebo jeho vzhľadu ktoré môžu byť automaticky aktualizované v rámci interoperability rozhrania VPJ GH a softvéru Rhinoceros 3D a následne analyzované užívateľom. Táto dynamická integrácia zefektívňuje proces navrhovania a ponúka flexibilitu a efektívnosť pri reagovaní na zmeny alebo optimalizáciu návrhu. Konštrukčný a analytický model možno prepojiť pomocou prezentovaného nástroja v rámci GH kde možno následne získať spätnú väzbu počas skúmania návrhu a spätne ju využiť na zlepšenie návrhu. Navyše cena softvéru Rhinoceros 3D s VPJ pluginom GH od spoločnosti McNeel Europe je výhodná práve pre výskumne a vývojové účely kedy môžu byť počiatočné náklady spojené so zavádzaním komerčne dostupných softvérových riešení privysoké. Cena softvéru pre komerčné využitie sa pohybuje okolo 995€ ktorú užívateľ zaplatí jednorazovo za aktuálne dostupnú verziu.
Moduly do pluginu GH je možne stiahnuť z oficiálnej stránky Food4Rhino. Obsahuje viac ako 1300 voľne dostupných modulov ktoré je možne rozdeliť do viac ako 30 kategórií podľa oblasti využitia ako napríklad využitie pre Robotické aplikácie, simuláciu procesov obrábania, návrh v oblasti architektúry, lodného priemyslu, programátorských nástrojov, modelovania, prototypovania, renderingu, vizualizácie a mnoho ďalšieho. Voľné dostupné moduly možno kategorizovať ako:
Názov modulu | Generovanie rovinných vrstiev | Generovanie nerovinných vrstiev | Voľne editovateľné |
---|---|---|---|
RhinoSlicer3r | Áno | Nie | Nie |
Termite | Áno | Nie | Nie |
NieDroid | Áno | Nie | Nie |
Mamba | Áno | Nie | Nie |
Concre3Dlab | Áno | Nie | Nie |
Silkworm | Áno | NIe | Nie |
Freeslicer | Áno | Nie | Áno |
Xylinus | Áno | Nie | Áno |
Griffin | Áno | Áno | čiastočne |
Non-planar3D | Áno | Áno | Áno |
...
Trvanie projektu:
Projekt je rozdelený do piatich pracovných balíkov a realizuje sa v časovom horizonte 24 mesiacov.
Pracovné balíky:
PB1: Analýza LFAM – Zhodnotenie aktuálnych trendov, technológií a materiálov pre veľkoformátovú aditívnu výrobu a vytvorenie databázy dostupných riešení.
PB2: Preprocesing dát – Optimalizácia softvérových nástrojov na generovanie dráh tlače a príprava metodiky na efektívne spracovanie vstupných modelov.
PB3: Vývoj algoritmov – Návrh a testovanie algoritmov pre efektívne generovanie dráh tlače s dôrazom na úsporu materiálu a skrátenie výrobných časov.
PB4: Implementácia LFAM – Integrácia modernizovaných softvérových a hardvérových riešení do existujúcich výrobných procesov a validácia technologických inovácií.
PB5: Experimentálne testovanie – Overenie a optimalizácia parametrov veľkoformátovej 3D tlače prostredníctvom testovacích výtlačkov a analýzy ich kvality.
Očakávané prínosy:
Projekt prinesie významné inovácie v oblasti veľkoformátovej 3D tlače a aditívnej výroby, čo môže mať široký dopad na priemysel, výskum a ekologické aspekty výroby. Medzi hlavné prínosy patria:
Projekt podporený:
Výzva: 09I03-03-V04 „Štipendia pre excelentných výskumníkov a výskumníčky R2-R4“.
I. Všeobecné informácie o projekte | |
Názov projektu: | Výskum veľkorozmernej aditívnej výroby na báze technológie FGF s využitím priemyselných robotov. |
Akronym projektu: | VRAV |
Kód projektu: | |
Názov programu: | Plán obnovy a odolnosti SR |
Komponent: | 9. Efektívnejšie riadenie a posilnenie financovania výskumu, vývoja a inovácií Plánu obnovy a odolnosti Slovenskej republiky |
Investícia: | 3. Excelentná veda |
Schéma pomoci | Schéma štátnej pomoci na podporu výskumu, vývoja a inovácií v rámci komponentu 9 Plánu obnovy a odolnosti SR č. SA.106633 |
Anotácia projektu | Aditívna výroba sa dnes považuje za nový fenomén 21. storočia. Aditívna výrobná technológia založená na digitálnych 3D CAD dátach umožňuje vytvoriť fyzický model postupným vrstvením materiálu. Jedným z trendov je zvyšovanie objemu stavebného priestoru 3D tlačiarní používaných v aditívnej výrobe (AV). Predkladaný projekt výskumu je zameraný na oblasť výskumu veľkorozmernej robotickej 3D tlače s využitím technológie Fused Granular Fabrication (FGF) z materiálov na báze kompozitov, biokompozitov a recyklovaných materiálov. Riešenie projektu je logicky rozčlenené do šiestich fáz, sledujúc ciele stanovené v projekte. V úvodných fázach projektu bude problematika aditívnej výroby pomocou priemyselných robotov komplexne a hĺbkovo rozanalyzovaná, za účelom získania uceleného pohľadu a naplnenia prvého a druhého cieľa projektu. Získané poznatky budú následne aplikované pri riešení cieľov projektu: návrh algoritmu preprocesingu vstupných dát pre 3D tlač, úprava a modernizácia pracoviska robotickej veľkoformátovej tlače a optimalizácia 3D tlače. Komplex získaných poznatkov a skúsenosti bude v záverečnej fáze projektu využitý pri riešení prípadových štúdii v spolupráci s partnermi z priemyselnej praxe. Zvolený prístup riešenia vychádza zo skúseností hlavného riešiteľa projektu doc. Gajdoša a dostupnosti infraštruktúrneho vybavenia na hostiteľskej organizácii kde riešiteľ projektu pôsobí už viac ako 20 rokov. Predložení projekt umožní modernizáciu zariadenia priamo súvisiaceho s riešením projektom (pracovisko veľkorozmernej robotickej 3D tlače), perspektívne umožňujúceho pokračovanie výskumu aj po jeho ukončení. Medzi priame benefity a výstupy projektu môžeme zarátať aj profesionálny rast riešiteľa a riešiteľského tímu. Projekt naplnením cieľov z hľadiska celoeurópskej úrovne prispeje k riešiť kľúčové priority EÚ, ako sú technologické inovácie, udržateľnosť a hospodárska konkurencieschopnosť. |
Doba riešenia projektu: 9/2024 – 7/2026
Riešiteľský tím:
Zodpovedný riešiteľ: doc. Ing. Ivan Gajdoš, PhD.
Riešitelia: Ing. Pavol Štefčák
Ing. Patrik Pilát
Ing. Viliam Kapraľ
Kontaktné informácie: