Případové studie řešené společností Renishaw na strojích řady AM:

Cyklistický rám vyrobený pro Empire Cycles z titanu

Spolupráce společnosti Renishaw a Empire Cycles vyústila k výrobě cyklistického rámu z titanového prášku. Cílem bylo dosáhnutí pevnější a lehčí konstrukce. Protože slitiny titanu mají vyšší hustotu než slitiny hliníku, bylo zapotřebí využít topologické optimalizace, která zapříčiní přesun a úbytek materiálu při zachování vysoké pevnosti a geometrie rámu. Bylo toho docíleno především možnostmi aditivní technologie, která dovolí vyrobit složité tvary s vnitřními zpevňujícími prvky. Velkou výhodou je možnost rychlého přizpůsobení konstrukce na míru zákazníkovi. Proces výroby od konzultace se společností Empire Cycles po představení celého kola trval pouhých 20 týdnů. Z důvodu rozměrnosti se rám vytiskl na pět části, které se ve spolupráci se společnostmi Moudlife a 3M slepily.

1-renishaw-bicycles-kolo-empire-cycles

Prototyp špičky nadzvukového vozidla Bloodhound SSC

Tato studie se zabývá výrobou prototypu špičky přídě auta BloodHound SSC, které má vysoké ambice v dosažení rekordní rychlosti a to konkrétně pokoření hranice 1609 kilometrů za hodinu (1000 mil za hodinu). To samozřejmě přináší vysoké požadavky na použité tvary a materiály komponentů. Mezi nejvíce zatížené části kapotáže patří špička, na kterou bude vyvíjen aerodynamický tlak v požadované rychlosti až 12 tisíc kg/m2. V dutině špičky je proto zapotřebí vytvořit vyztužení v podobě hexagonální struktury, která by se konvenčně velmi těžko vyráběla. Výhody aditivní technologie lze využít zejména z časové i materiálové úspory. V případě konvenční výroby by se doba realizace pohybovala v řádech měsíců a až 95 % materiálu by skončilo jako nevyužitý odpad. Oproti tomu za použití aditivní technologie stačí dny a ne měsíce na celý proces a odpad je téměř nulový. Výroba prototypu proběhla na stroji Renishaw AM250, který byl kalibrován na přesnost ± 50 µm a jako materiál byl použit Ti-6Al-4V.

3-renishaw-am-400-bloodhound-ssc

Hydraulický blok (anglicky)

Výborný příklad využití aditivní technologie Selective Laser Melting byl zaznamenán při výrobě hydraulického bloku. Díky této technologii bylo možné dosáhnout optimalizace průtokových cest a tím se zvýšila i efektivita – a to až o 60 %. Významně se snížila hmotnost bloku, což byl jeden z hlavních požadavků zadavatele. Výroba byla možná ze dvou materiálů: slitina hliníku nebo korozivzdorná ocel 316L. Blok vyrobený jako odlitek z hliníkové slitiny měl objem 9 600 cm3 a hmotnost 25,6 kg. Po úpravě pro výrobu aditivní technologií se objem u hliníkové slitiny snížil na 4 650 cm3 a hmotnost 12,3 kg. V případě oceli byl objem 2 040 cm3 a hmotnost 16,3 kg.

5-renishaw-am-400-hydraulic-block-manifold

3D tisk komponenty pro závodní formuli projektu Formula Student (anglicky)

Společnost Renishaw je jeden z partnerů týmu GreenTeam z univerzity ve Stuttgartu, který se účastní mezinárodní soutěže Formula student. Renishaw pomohla k výrobě komponenty, jenž je určená k zavěšení kol. Díl byly vyroben z titanové slitiny na stroji Renishaw AM250. Díky tomu se celková hmotnost čtyř zavěšení snížila o 1,5 kg oproti řešené vyrobené standardním způsobem. V průběhu procesu výroby bylo zapotřebí vytvořit podpůrné konstrukce, které se po dokončení dají jednoduše odstranit. Ač se může zdát, že je navržený postup nehospodárný, poměr objemu spotřebovaného materiálu k objemu finálního výrobku je 1,12:1.

2-renishaw-am-400-formula-student

Rekonstrukce obličeje (anglicky)

Renishaw spolupracoval s centrem aplikovaných rekonstrukčních technologií v chirurgických oborech (CARTIS) a s profesorem Adrianem Sugarem z Morristonovi nemocnice ve Swansea na rekonstrukci obličeje Stephena Powera po jeho vážné nehodě na motocyklu. Profesor Sugar potvrdil, že implantát obličejové části vyrobený z kobalt-chromové slitiny na stroji Renishaw AM250 pomohl k rychlejšímu průběhu operace a vyšší přesnosti, tudíž i k výrazně lepšímu estetickému výsledku jako kdykoli před tím.

6-renishaw-am-400-reshapes-patients-face

Digitalizace odnímatelné částečné náhrady (anglicky)

David Cruickshank, zastupující společnost Renishaw, v této případové studii spolupracoval v rámci své doktorské práce na digitalizaci a celkové výrobě odnímatelné částečné zubní náhrady s Cardiff University Dental Hospital (CUDH). Digitalizace oproti tradiční výrobě přináší snížení nákladů na údržbu drahé pece a licích strojů, nižší spotřebu slitin a eliminaci potřeby vosků. Další výhodou je jednoduché a rychle sdílení vzorů mezi techniky a lékaři přes internet. Tisk proběhl na stroji Renishaw AM250 s tloušťkou vrstev 20 µm. Tenká vrstva je vhodná pro tvarově složitější plochy.

7-renishaw-am-400-digitisation-of-removable-partial-dentures

Lebeční operace (anglicky)

Cílem projektu bylo vyrobení implantátu v podobě části lebeční kosti, jenž byl určen pro ženu, kterou postihl tumor mozku zasahující až do lebeční stěny. Ta z důvodu léčby musela být odstraněna a nahrazena implantátem. Strůjcem realizace byl španělský neurochirurg Bartolomé Oliver. Ten kontaktoval PDR, světové centrum designového poradenství a aplikovaného výzkumu, založené v Cardiffu ve Velké Británii, aby pomohlo navrhnout potřebný model prostřednictvím skenu výpočetní tomografie (CT). Důležitým partnerem v oblasti 3D tisku kovu byla společnost Renishaw. K tisku implantátu byl použit stroj Renishaw AM250 a jako materiál byl vybrán titanový prášek. Dosáhnout požadované povrchové úpravy povrchu tiskem nebyl problém. Od dodání digitálních dat společnosti Renishaw po konečnou expedici implantátu uběhly pouhé dva týdny. Kromě kratší doby výroby implantátu, a tím i dosažení výrazně rychlejšího průběhu léčby, je třeba zdůraznit také ekonomičnost celého procesu a v neposlední řadě také bezpečnost pacienta a estetický výsledek díky vysoké přesnosti implantátu.

4-renishaw-am-400-digital-evolution-cranial-surgey

Zdroj případových studií a fotografií: Renishaw.