Sut gall defnyddio argraffu 3D fod o fudd i weithgynhyrchu yng Nghymru a beth yw'r cyfyngiadau


11.06.2020

Mae argraffu 3D wedi bod o gymorth mawr wrth gynhyrchu amddiffyniadau wyneb a mygydau i’r GIG ar yr adeg dyngedfennol hon. Mae busnesau, sefydliadau addysg a'r cyhoedd sy'n berchen ar argraffwyr 3D, wedi dod ynghyd i gynyddu'r cyflenwad i ateb y galw ac mae'r costau wedi bod yn gymharol rad, ond sut gall y dechnoleg hon fod o fudd i weithgynhyrchu yng Nghymru yn y tymor hir? Dyma ffyrdd y gall argraffu 3D gael ei ddefnyddio mewn gweithgynhyrchu yng Nghymru a beth yw'r cyfyngiadau.

How the use of 3D printing can benefit manufacturing in Wales and what are the limitations  Sam Minshell, Research Officer, MADE Cymru

Cystadleurwydd y Farchnad

Wrth gynhyrchu cynnyrch newydd, un o'r ffactorau pwysicaf yw mynd â’r cynnyrch i'r farchnad yn gyntaf. Mae argraffu 3D yn caniatáu i waith prototeipio cyflym gael ei wneud, mae'n ffordd gyflym iawn o fynd â dyluniad o’r cysyniad i’r prototeip. Gall y broses gael ei defnyddio i gynhyrchu rhannau neu offer, jigs a gosodion y mae eu hangen i weithgynhyrchu rhannau. Mae'r pandemig presennol wedi cael effaith fawr ar y gadwyn gyflenwi fyd-eang ac mae amserau aros hir wedi arafu neu wedi atal gwaith cynhyrchu'n llwyr. Mae defnyddio argraffu 3D yn gallu rhoi atebion ar unwaith, gyda'r potensial i wella'r cynhyrchion neu'r prosesau gweithgynhyrchu presennol, a lleihau gwastraff i'r eithaf yr un pryd. Ar ben arbed amser, mae modd arbed costau ar ddeunyddiau, elw’r cyflenwyr a thaliadau mewnforio/allforio.

Uwch-beirianneg

Gall strwythurau sy'n ysgafn ac yn gryf gael eu cynhyrchu drwy argraffu 3D, sy’n arwain at rannau o ansawdd uchel. Gall gwaith optimeiddio topoleg gael ei wneud drwy ddefnyddio meddalwedd beirianneg i dynnu deunydd o strwythur y rhannau tra'n sicrhau'r cryfder a'r perfformiad mwyaf posibl hefyd. O gyfuno hyn ag argraffu 3D, mae modd sicrhau proses ddylunio gyflymach. Efallai na fydd yn bosibl cynhyrchu'r strwythurau hyn drwy ddefnyddio technegau gweithgynhyrchu traddodiadol oherwydd y geometreg gymhleth. Mae optimeiddio topoleg ar y cyd ag argraffu 3D yn gyfuniad grymus sy'n cael ei ddefnyddio ar hyn o bryd yn y diwydiannau awyrofod, moduron a meddygaeth.

Mae BMW wrthi’n defnyddio argraffu 3D ers 1990 ac yn 2018 aethant heibio i filiwn o gydrannau modurol wedi’u hargraffu mewn 3D. Yn ddiweddar, dechreuodd BMW ddefnyddio dyluniad thermoplastig ABS wedi’i argraffu mewn 3D yn lle un gosodiad alwminiwm wedi'i beiriannu drwy gymorth CNC, gan leihau'r amser aros 92% a'r gost 58%. Ffynhonnell: https://www.javelin-tech.com/3d/3d-printing-jigs-fixtures-bmw/. Mae BMW hefyd wedi defnyddio gwaith optimeiddio topoleg i gynhyrchu braced to metel ysgafn wedi’i argraffu mewn 3D ar gyfer yr i8 Roadster, gan arbed 44% o ran pwysau. Ffynhonnell: https://3dprintingindustry.com/news/bmw-receives-altair-enlighten-award-for-metal-3d-printed-roof-bracket-138080/

Cyfyngiadau

Mae yna ystyriaethau pwysig wrth benderfynu a yw argraffu 3D yn ateb gweithgynhyrchu addas. Oherwydd natur y broses adiol, mae'r ystod o ddeunyddiau yn gyfyngedig, yn enwedig metelau. Nid yw argraffu 3D yn cael ei ddefnyddio fel arfer ar gyfer masgynhyrchu gan fod cynhyrchu ar raddfa

fawr yn arafach at ei gilydd o'i gymharu â mowldio chwistrellu neu gastio ac mae'r gost yn statig, sy'n golygu nad oes arbediad fesul eitem os ydych yn masgynhyrchu drwy argraffu 3D. Mae yna gyfyngiad o ran maint, gan fod hyd yn oed yr argraffyddion 3D mwyaf yn tueddu i fod â maint y gwely sy’n llai na 0.5 metr ac fe all fod angen ystyried y straen thermol rhwng haenau hefyd yn y rhannau mwyaf. Gan ddibynnu ar y diben, fe all fod angen i rannau 3D fynd drwy waith ôl-brosesu o hyd, er enghraifft eu peiriannu i gael gwared ag ategion, gorffennu’r wyneb i dynnu wynebau garw, preimio a pheintio.

Mae ADE (peirianneg dylunio uwch) wrthi’n helpu diwydiannau ynni morol, olew a nwy a meddygol gyda thechnoleg argraffu 3D gan gynnwys defnyddio dylunio drwy gymorth cyfrifiadur, dethol deunydd ac optimeiddio topoleg.

Mae MADE yn gyfres o brosiectau wedi eu hariannu gan yr UE sy'n cael eu darparu gan Brifysgol Cymru y Drindod Dewi Sant (PCDDS) drwy ei Chanolfan Gweithgynhyrchu Arloesol ac Arbrofol (CBM), yn unswydd i SMEs ac unigolion yng Nghymru ddefnyddio pŵer technolegau tarfol, er mwyn cryfhau cynhyrchiant.

I weld sut y gallwn ni helpu’ch sefydliad chi, anfonwch neges at made@uwtsd.ac.uk, ffoniwch 01792 481199

Sam Minshell, Research Officer, MADE Cymru