Pierwsze w Polsce laboratorium druku 3D

Naukowcy z Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) wybudowali i w pełni wyposażyli laboratorium druku 3D. W uruchomionym już Parku Naukowo Technologicznym (PNT) w Świerku pracują jego kluczowe elementy - pracownie: drukarki umożliwiająca wydruk w 3D trójwymiarowa, przestrzenny skaner optyczny, komora klimatyczna jak również tomograf przemysłowy.

"Uruchomione w naszym instytucie laboratorium druku 3D jest przykładem na naszą innowacyjność" - podkreśla prof. Krzysztof Kurek, dyrektor NCBJ - "jako pierwsi w kraju zaoferowaliśmy dostęp do technologii dzięki której firmy mogą znacząco poprawić swoją konkurencyjność na rynku. Co ważne, nasza oferta dla małych i średnich przedsiębiorstw to nie tylko dostęp do urządzeń i know-how, ale również cały szereg usług dodatkowych takich jak: konsulting biznesowy, obsługa prawna, analizy technologiczne czy opracowywanie zgłoszeń patentowych projektów wynalazczych i zaplanowanie ich przemysłowego wykorzystania".

Drukarka 3D, jaką zakupili naukowcy ze Świerku, pierwsza tego typu w Polsce pozwala na tworzenie elementów w takich materiałach jak stale, brązy, złoto, srebro, aluminium czy stopy tytanu. Z bardzo wysoką dokładnością, która zmienia się w zależności od materiału roboczego oscylując w okolicy 50 mikronów, elementy o maksymalnych rozmiarach 92x92x96 (mm) tworzone są z materiału sypkiego w sposób efektywny i ekonomiczny z zachowaniem najostrzejszych wymagań środowiskowych. To dzięki tej maszynie na podstawie dokumentacji projektowej można wydrukować dowolną liczbę jednakowych elementów jak również wiele różniących się między sobą pojedynczych sztuk bez straty czasu związanego z koniecznością przestrojenia maszyn. Straty materiału, jakim cechuje się każdy proces produkcyjny, sięga tu zaledwie 2%. Druk trójwymiarowy znajduje więc zastosowanie w wielu dziedzinach: od urządzeń prototypowych (co ma istotne znaczenie np. w tworzeniu unikatowej infrastruktury badawczej), poprzez różne gałęzie gospodarki np. w branżach maszynowej, lotniczej i motoryzacji (druk części zamiennych w warsztatach), aż po medycynę i ochronę zdrowia (druk personalizowanych implantów kości,). Jest to najszybsze i zwykle najtańsze rozwiązanie dla produkcji niskoseryjnych - nie zachodzi potrzeba uruchamiania specjalistycznej linii produkcyjnej. Od zlecenia do gotowego wyrobu potrzeba nie więcej niż 24godzin. Urządzenie NCBJ dostępne jest dla małych i średnich przedsiębiorstw na zasadach pomocy programu DeMinimis.

Skaner optyczny 3D, pozwala na uzyskanie pełnej dokumentacji projektowej i technicznej dla dowolnego elementu. Wystarczy badaną część podstawić pod specjalną kamerę by zaraz potem otrzymać gotowy wirtualny model skanowanego obiektu, a potem dzięki odpowiedniemu oprogramowaniu informatycznemu - uzyskać pełną dokumentację. Urządzenie umożliwia zeskanowanie nawet dużych elementów (460x420x420 mm na jednym zdjęciu) w bardzo dużej dokładności skanu (do 10 mikronów) o skomplikowanym kształcie i nietypowej budowie. Dzięki temu można np. dany element powielić na drukarce 3D. Ma to szczególne znaczenie przy elementach, dla których nie ma dostępnej dokumentacji (np. bardzo stare części do prototypowych rozwiązań) czy znalezisk archeologicznych (próba odtworzenia danego elementu).

O ile skaner optyczny 3D pozwala na odtworzenie kształtu badanego elementu o tyle tomograf przemysłowy pozwala zajrzeć w jego wnętrze - strukturę. Dzięki temu uzyskuje się informacje dotyczące nie tylko z jakich materiałów został wybudowany dany element ale również czy nastąpiły w nim jakiekolwiek zmiany, np. mikropęknięcia lub wady materiałowe. To właśnie one maja niebagatelny wpływ na jego wartości użytkowe. Dzięki tomografowi przemysłowemu w Świerku można prześwietlić nie tylko duże elementy, ale również te w skali mikro, np. układy scalone. Co więcej, tomograf pozwala na błyskawiczną kontrolę jakości otrzymywanych wydruków. Dzięki takim badaniom możliwe jest lepsze poznanie procesu druku 3D oraz przewidzenie trwałości wyprodukowanych części.

Komora klimatyczna umożliwia przetestowanie urządzeń o wymiarach do 850x740x970 mm w dowolnych skrajnych temperaturach (-75 : +180 stopni Celsjusza) , nawet przy bardzo szybkich jej zmianach (5 stopni na minutę), a także w różnym stopniu wilgotności (10%-95% wilgotności względnej). Urządzenie bada również odporność elementów na wibracje (możliwe jest prowadzene badań w kilku trybach, sinusoidalnym, przebiegu losowego oraz szoku - z maksymalną siłą 6000 Niutonów). Z usług tej maszyny korzystają przede wszystkim producenci urządzeń codziennego użytku, badający produkty przed wprowadzeniem na rynek lub poszukując wad w zaprojektowanych rozwiązaniach. Przykładem zastosowania może być badanie telefonu komórkowego. Taki aparat musi pracować stabilnie w każdych warunkach - zarówno w mroźnej zimie, jak i w gorącym lecie, w deszczu jak i podczas suszy czy nawet wymaga się aby pracował stabilnie podczas jazdy po bardzo nierównej drodze.

"W naszym Parku Naukowo - Technologicznym oprócz laboratorium druku 3D funkcjonuje jeszcze kilka innych unikatowych na skalę krajową pracowni" - dodaje mgr Piotr Warzybok, koordynator infrastruktury badawczej PNT NCBJ - "dopełnieniem naszej oferty jest centrum konferencyjne, w którym nie tak dawno odbyło się spotkanie ISROS2016 (www.isros2016.ncbj.gov.pl) -cykliczne międzynarodowe sympozjum skupiające środowisko związane z aeronautyką i niezawodnością systemów optoelektronicznych oraz wspomagających je systemów elektronicznych, w którym udział wzięli tacy światowi potentaci jak Airbus,.Thales, VigoSystems, czy CNES".

W Parku Naukowo - Technologicznym Świerk w NCBJ, powstałemu w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Mazowieckiego, oprócz laboratorium druku 3D funkcjonują również pracownie testów nanomechanicznych, radiacyjnej modyfikacji materiałów czy clean room wykonany w klasie ISO 8. Całe przedsięwzięcie stanowi więc pełne zaplecze dla szybkiego wdrażania wyników badań do gospodarki. Posłuży on za podstawę rozwoju nowatorskich, innowacyjnych podmiotów gospodarczych, które funkcjonować będą w obszarze zaawansowanych technologii, bazujących na wiedzy i doświadczeniu naukowców. To właśnie tu wspierany będzie proces komercjalizacji wyników prac badawczych w gospodarce oraz stymulacja rozwoju regionu.

Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) to jeden z największych instytutów badawczych w Polsce, zatrudniający ponad tysiąc pracowników. Zajmuje się m.in. wspieraniem budowy polskiej energetyki jądrowej, badaniami podstawowymi z dziedziny fizyki subatomowej (fizyka cząstek elementarnych i jądrowa, fizyka plazmy gorącej itp.) oraz stosowaniem metod fizyki jądrowej i produkcją urządzeń dla rozmaitych gałęzi nauki i gospodarki, w tym medycyny. NCBJ posiada jedyny w Polsce reaktor badawczy MARIA wykorzystywany do wytwarzania izotopów promieniotwórczych, radiacyjnej modyfikacji materiałów oraz badań na wiązkach neutronów. Ośrodek uczestniczy w międzynarodowych przedsięwzięciach badawczych oraz w pracach nad nowymi technologiami jądrowymi. Urządzenia opracowane w NCBJ będą wdrażane w Parku Naukowo-Technologicznym w Świerku.