Robot Extruder offre une alternative à faible investissement pour explorer la fabrication additive de composites

CEAD (Delft, Pays-Bas) a commercialisé le système CFAM Prime pour l'impression 3D à grande échelle de composites, utilisant une tête d'impression brevetée, qui peut renforcer les thermoplastiques avec des fibres continues et courtes dans la même pièce. Même si le producteur néerlandais de composites Poly Products (Werkendam, Pays-Bas) explique son investissement dans ce système dans l'article « Pensez grand, imprimez plus grand » dans le numéro actuel de Kunststof Magazine , CEAD reconnaît que d'autres entreprises ont besoin d'une approche différente.

« Nous constatons que la demande d'impression 3D à grande échelle augmente », explique Charléne van Wingerden, responsable du développement commercial de CEAD. « Mais toutes les entreprises n'ont pas d'espace pour une grande installation comme notre système CFAM en raison de son encombrement de 8 par 4 par 4,5 mètres. » Cependant, comme de nombreuses entreprises disposent déjà de bras robotisés ou de systèmes de portique (par exemple, l'usinage CNC), CEAD a développé une extrudeuse autonome qui peut être intégrée à de tels systèmes, offrant ainsi une solution à faible investissement pour explorer les possibilités de la fabrication additive.

« Nous construisions des moules à l'aide de mousse de polyuréthane usinée CNC et de GRP (plastique renforcé de fibres de verre) à la main, mais cette approche impliquait trop de travail et de déchets », explique György Juhász, propriétaire de Rapid Prototyping (Budapest, Hongrie) qui a acheté un CEAD Robot extrudeur en décembre. « Nous imprimons maintenant des moules en 3D en utilisant 30 % de polypropylène renforcé de fibres de verre courtes et en réduisant notre temps de travail de 50 %."

Le robot extrudeur CEAD est conçu pour être une solution légère avec un rendement élevé pour les composites d'impression 3D à grande échelle. Ce système est livré avec tout le nécessaire pour l'impression 3D :le robot extrudeur, le contrôle basé sur PLC de Siemens, le stockage du matériel, le transport du matériel, le refroidissement par eau et un support de montage d'extrudeur facile à installer.

Polymères hautement chargés et gamme de thermoplastiques

Le robot extrudeur CEAD est un système haute température conçu sur mesure et dédié à l'impression 3D. À l'aide de quatre zones de chaleur, l'extrudeuse fait fondre progressivement des granulés thermoplastiques purs ou renforcés. Il est alimenté par un servomoteur Siemens et un réducteur planétaire pour des couples plus élevés nécessaires au traitement de certains matériaux. Le Robot Extruder est conçu pour atteindre des températures de 330 °C par défaut ou jusqu'à 400 °C pour la version haute température, ce qui permet d'extruder une large gamme de matériaux thermoplastiques renforcés de fibres - même le PEEK (polyétheréthercétone).

La mise à niveau vers un servomoteur de 1 kilowatt donne un couple standard de 63 Nm et un couple maximal de 144 Nm, bénéfique pour l'impression de matériaux difficiles et résistants à haut rendement. L'utilisation de matériaux de qualité technique peut pousser une extrudeuse à ses capacités maximales, par exemple le PET renforcé à 50 % de fibres de verre Arnite (polyéthylène téréphtalate) et le PESU chargé de carbone (polyéthersulfone). Bien que le servomoteur standard soit capable de traiter ces matériaux, la mise à niveau donne un peu plus de puissance, si nécessaire.

Stockage et transport du matériel

L'extrudeur robot comprend un stockage pour jusqu'à 25 kilogrammes de matériau qui n'a pas besoin d'être séché à fond. Pour le matériel qui doit être séché, la pompe de transport du matériel est située sous le stockage et peut être directement reliée à un sécheur externe. La pompe de transport de matériau souffle le matériau séché dans la trémie de l'extrudeuse, un processus qui est affiné grâce aux commandes Siemens.

Étant donné que le robot extrudeur est livré sous forme d'ensemble complet, l'unité de transport de matériau est incluse. De nombreuses recherches ont été consacrées au développement d'un système de transport de matériaux fiable, car il est essentiel pour l'impression pendant de longues périodes sans surveillance ou lors de l'impression avec des matériaux coûteux de qualité technique. « Nous considérons qu'il est inacceptable d'avoir une panne d'impression parce que le système de transport a échoué », déclare Wingerden. « CEAD est unique dans le fait que l'unité de transport est un composant standard expédié avec l'extrudeuse. »

Intégration et contrôle faciles

L'ensemble du système est exploité via un écran tactile Siemens, qui exécute le logiciel CEAD, spécialement conçu pour les systèmes Robot Extruder et CFAM, basé sur des années d'expérience dans l'extrusion de plastiques, l'impression 3D et le développement de machines.

Tous les composants de Robot Extruder fonctionnent ensemble pour un système entièrement intégré. L'opérateur interagit avec le panneau de commande Siemens, qui peut être connecté au système de robot ou de portique. L'extrudeur Robot est contrôlé par seulement deux signaux - analogique 0-10 volts et numérique Courant continu 0-24 volts (cc) - offrant un système robuste pour le bras robotique ou le portique pour contrôler l'extrudeuse. Récemment, CEAD a introduit le contrôle du robot extrudeur sur Profinet, permettant des options d'intégration plus avancées.

Un support de montage personnalisé est également inclus, ne nécessitant que quelques boulons pour monter le robot extrudeur sur un bras ou un portique robotique.

Systèmes auxiliaires

CEAD propose également un système de séchage facile à intégrer et d'autres composants, tels que des jeux de buses. Rapid Prototyping a acheté un séchoir en plus de son Robot Extruder. « Nous pouvons donc imprimer avec une gamme de matériaux, par exemple le PET, le PET-G et l'ABS », explique Juhász.