Imprimarea 3D Revoluționează Fabricarea Protezelor

2023 Autor: Hannah Pearcy | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-11-26 11:46

În trecut, producția de proteze și orteze folosind metodele convenționale a fost lungă, complexă și, prin urmare, costisitoare. Fabricarea aditivilor promite să remedieze acest lucru. Cu toate acestea, în mediul practic al tehnologiei ortopedice, a devenit rapid clar că procesele de imprimare aditivă stabilite cu un singur cap de imprimare nu erau suficient de economice, deoarece procesul de fabricație consumă timp și nu îndeplinea așteptările profesiei medicale.

Rețeaua Pro-O-light s-a confruntat cu provocarea de a îmbunătăți această situație împreună cu Universitatea de Științe Aplicate din Mittweida și parteneri din industria mecanică și electricitate. Ca parte a unui proiect finanțat de BMWI, a fost dezvoltată o nouă imprimantă care utilizează o masă rotativă de lucru și până la patru capete de imprimare care funcționează simultan. Datorită acestei noi abordări, se pot atinge viteze mari de lucru.

Galerie de picturi

În mai puțin de 60 de minute până la proteză

Întrucât capetele de imprimare funcționează unidirecțional, este posibilă proiectarea unei geometrii speciale a duzei capului de imprimare. Cu o utilizare medie de patru capete de imprimare, o proteză poate fi tipărită în mai puțin de 60 de minute. În plus, noul proces creează o orteză mai ușoară, cu o structură deschisă și confortabilă. Tehnologia de acționare, pentru care este responsabil JAT (tehnologia de acționare Jena), joacă un rol decisiv.

Cum funcționează imprimanta 3D

Pentru a atinge viteza mare de producție, a fost necesară utilizarea mai multor capete de imprimare în același timp și cu distanțe de deplasare medii. Cu toate acestea, deoarece acestea ar interfera cu ghidurile lor mecanice în timpul procesului de imprimare, a trebuit să fie dezvoltată o nouă tehnologie. Aceasta a constat în a nu plasa piesa de lucru pe o masă fixă sau pe o masă care poate fi mișcată în direcția XYZ, ca de obicei, ci să o setați în rotație în timpul procesului de imprimare. Deoarece geometriile au deja o aliniere tangențială a duzei capului de imprimare cu piesa de prelucrat, se pot atinge viteze mult mai mari de imprimare.

Cerințe de propulsie

Pentru a obține viteza de proces necesară pentru a obține viteza de proces necesară este necesară o concepție specială de antrenare a capului de imprimare. Noul tip de imprimare va face posibilă creșterea vitezei procesului cu un factor de zece. Aceasta necesită utilizarea simultană a mai multor capete și o creștere suplimentară a vitezei de imprimare prin dezvoltarea unui cap de imprimare cu o nouă geometrie a duzei.

Una dintre cele mai mari provocări a fost interacțiunea capetelor de imprimare și a acționării acestora:

• Spre deosebire de stadiul actual al tehnicii, capetele de imprimare nu trebuie să se deplaseze în poziția lor de lucru una după cealaltă și să efectueze procesul de imprimare acolo, dar în același timp se poziționează individual la geometria de imprimare - o coliziune a capetelor de imprimare este imposibilă.
• Astfel, acestea sunt plasate la tangenta potrivită la momentul potrivit și cantitatea potrivită de material de imprimat este extrudat în timpul acestui proces dinamic.
• Domeniul de schimbare continuă, viteze diferite pentru capul de imprimare respectiv, calculul asociat al diferitelor cantități de material și dependența acestor componente sunt o abordare de fabricație complet nouă, dar necesară.

Sistem de acționare pentru aplicații sensibile la preț

Sistemul de acționare Ecostep a fost ales pentru a atinge obiectivul de cost. Este deosebit de potrivit pentru aplicațiile sensibile la prețuri, deoarece funcționează cu un servo-motor multi-pol, cu feedback sub formă de codificator. În comparație cu tehnologiile de acționare fără un controler de poziție închis, se obțin dinamici și siguranță operaționale semnificativ mai mari, deoarece nu există riscul ca motorul să își piardă poziția. Controlerul unității oferă, de asemenea, conectivitate ridicată la sisteme de nivel superior, cum ar fi un PLC.

Sfat de seminar

Participanții la seminarul de bază despre servo-unități învață cunoștințele de bază despre cum să parametrizeze în mod optim unitățile servo și cum să controlați și să controlați funcțiile în controlerele de mișcare.

Realizarea unităților

• Construcția mecanică a imprimantei rotative 3D de mare viteză necesită un număr de douăsprezece unități Ecostep.
• Mecanismele de acționare sunt utilizate pentru axele liniare Y și Z orizontale și verticale, care sunt responsabile pentru poziționarea flexibilă a extruderului.
• Motorul este motorul Ecostep din seria 23S21 cu un feedback absolut al codificatorului.
• Același tip de acționare poziționează și masa rotativă.
• Patru motoare Ecostep de tip 17H13 cu codificatoare incrementale sunt utilizate pentru a transporta materialul în capetele de imprimare special concepute pentru această aplicație.
• Aceste trei axe sunt interpolate liniar. Algoritmul este integrat în amplificatorul servo Ecovario D114. Deoarece acest amplificator servo este o dublă ieșire compactă, șase amplificatoare controlează în total cele 12 motoare.

Întâlnirea utilizatorului cu tehnologia de acționare mecatronică

Tehnologia de acționare mecatronică a utilizatorului se întâlnește pe componentele mecanice ale angrenajelor, ambreiajelor și frânelor, precum și proiectarea, dimensionarea și interacțiunea acestora în sistemul mecatronic general.

Mai multe informatii

Drives pentru aplicații extrem de dinamice

Pentru a obține cel mai bun rezultat de imprimare posibil în ceea ce privește precizia și viteza, este esențial un nivel ridicat de precizie a unităților. Mai ales în aplicații atât de dinamice, unitățile Ecostep își arată punctele forte, deoarece chiar și cu fluctuații ale încărcării, datorită feedback-ului de poziție, urmărirea exactă a căii specificate este garantată. Deoarece cu unitățile Ecostep, analog cu unitățile servo clasice, dar și mai scumpe, se reglează atât viteza, cât și poziția.

Pe linia de sosire

Deja acum, cu aproximativ jumătate de an înainte de încheierea proiectului, se presupune că vor fi atinse criteriile țintă stabilite în ceea ce privește precizia și dinamica. Faptul că procesul inovator de tipărire contribuie la o mai bună îngrijire medicală face angajamentul lor și mai valoros. Așa cum se întâmplă de multe ori cu proiecte de acest tip, în care sunt implicați mai mulți actori, diavolul se află în cele din urmă în detalii și în coordonarea dintre actori. Prototipurile sunt deja testate pentru adecvarea lor practică.