Didelio masto 3D spausdinimas apima įvairias technologijas ir medžiagas ir buvo taikomas daugelyje sričių. Tiesą sakant, „didelio“ apibrėžimas yra santykinis ir nėra fiksuoto standarto. Paprastai tariant, namai, laivai ir dideli baldai yra dideli daiktai. Didelio masto 3D spausdinimas pamažu tapo įprastas rinkoje, nes gamintojai, menininkai ir įmonės pasirenka 3D spausdinimą, kad patenkintų savo didelio masto produktų poreikius. Kūrėjai žingsnis po žingsnio peržengia 3D spausdintuvų dydį, peržengia technines ribas ir spausdina daugiau ir didesnių gaminių. Taigi, kokios yra didelio masto 3D spausdinimo taikymo sritys? O kaip su dideliais 3D spausdintuvais?
Gaminio dydis dažnai priklauso nuo technologijos ir medžiagų, todėl būtina rasti balansą tarp tikslumo ir dydžio, todėl tinkamo 3D spausdintuvo pasirinkimas yra pagrindinis sėkmės veiksnys. Programinė įranga taip pat vaidina svarbų vaidmenį kuriant didelius gaminius, nes geriausias būdas spausdinti didelius objektus dažnai yra spausdinti juos dalimis ir surinkti. Didelio masto 3D spausdinimo produktai apima šiuos elementus, bet jais neapsiribojant:
●Ekranai, rekvizitai ir iškabos
● Namai ir architektūriniai elementai
●Pramoninės ir metalinės dalys
●Baldai ir transporto priemonės
△ Naturalis biologinės įvairovės centras Nyderlanduose turi savo 3D spausdinimo laboratoriją ir naudojo du „Builder Extreme 1500 Pro“ 3D spausdintuvus, kad padarytų Tyrannosaurus rex kopiją.
●Dinozaurų muziejus be tiranozauro rekso tikrai nėra tikras muziejus! Remiantis tikrosios T. rex fosilijos 3D skenavimu, Japonijos dinozaurų muziejus 3D atspausdino 12-metro ilgio, 5-metro aukščio kopiją kaip didelę dalį, atspausdintą naudojant du didelio masto Builder Extreme. 3D spausdintuvai, naudojantys PLA plastikinį siūlą.
●Muziejų kuratoriai, filmų scenografijos ir rekvizito dizaineriai, pramogų parkai, konferencijų ir pasaulio parodų ekspozicijų gamintojai ir kt. taip pat renkasi didelio formato 3D spausdintuvus, kad pagreitintų gamybą. Be greičio ir išlaidų pranašumų, svarbų vaidmenį atlieka ir kompiuterinio projektavimo (CAD) programinė įranga Puikus efektas, nebereikia jokios dirbtinės skulptūros ar antrinės kūrybos. Be to, galima įsigyti daugybę įvairių medžiagų – nuo itin lengvo putplasčio iki itin patvaraus anglies pluoštu užpildyto nailono.
△ Menininkas padengia gipsu ant 17-pėdos aukščio 3D atspausdintos Mikelandželo Dovydo kopijos, atkurtos parodoje „Expo 2020 Dubajus“
●Šis 17-pėdos aukščio 3D atspausdintas Mikelandželo Davidas buvo pristatytas parodoje „Expo 2020 Dubai“, siekiant reklamuoti turizmą Florencijoje. Pakankamai didelis polimerinis 3D spausdintuvas negali pagaminti vienos itin smulkios kopijos, todėl jis buvo padalintas į 14 spausdinamų dalių ir surinktas rankomis, o marmurinė išorė buvo dažyta rankomis. 3D spausdinto Davido viduje yra tinklinė tinklelio struktūra, kuri padeda išlaikyti vos 550 kg svorį, tačiau turi tvirtumo tinkamai supakuoti ir išsiųsti.
△Germany's Styles Werbetechnik naudoja Tractus3D didelio masto FDM spausdintuvus, kad apšviestų ženklų raidės pagamintų greičiau nei tradiciniais metodais.
●Vokietijos iškabų gamybos įmonė „Styles Werbetechnik“ lauko iškaboms gaminti pasirinko didelio masto 3D spausdinimo technologiją. Bendrovė ne tik norėjo pagreitinti gamybą, bet ir norėjo kurti laiškus savo viduje, o ne pasikliauti standartiniais užsienio gamintojų laiškų dizainais. Kompanija teigia, kad naudojant polimerinę FDM spaudą, kontūrinių raidžių gamybai suteikiamos neribotos dizaino galimybės. Pavyzdžiui, šviečiančių ženklų raidžių gylis tradiciniais metodais ribojamas iki mažiausiai 60 mm, tačiau 3D spausdinimo atveju jį galima sumažinti iki 30 mm. Jie taip pat gali dirbti vakarais ir savaitgaliais, pagreitindami gamybos laiką, nes proceso metu nereikia prižiūrėti 3D spausdintuvų.
△ Smithsonian muziejus 3D atspausdino 120 natūralaus dydžio moterų lyderių statulų STEM srityje
2022 m. Smitsono institutas Vašingtone atidarė parodą, kurioje pagerbtos moterys mokslininkės, įskaitant 120 natūralaus dydžio 3D atspausdintų statulų. Tai didžiausia visų laikų moterų statulų kolekcija, kuri buvo atspausdinta naudojant FDM technologiją.
namai ir architektūriniai elementai
Kalbant apie didelio masto 3D spausdinimo projektus, žinoma, būsto projektai yra būtini. Nors nedaugelis pastatų yra spausdinami tik 3D būdu (dažnai jiems reikia konstrukcinių atramų, pvz., plieninės armatūros ar tradicinių medinių konstrukcijų), 3D spausdinimas gali būti naudojamas dėl greičio, darbo sutaupymo ir konstrukcijos patvarumo. Namams ir viešbučiams. Tikimasi, kad pasaulinė statybų 3D spausdinimo rinka per ateinančius penkerius metus išaugs beveik 20 procentų.
●Toliau esančiame paveikslėlyje dviejų aukštų pastatą kartu užbaigė architektūrinio projektavimo ir inžinerijos bendrovės „Hannah and Cive“ ir „Peri 3D Construction“, pateikusios 3D spausdintuvus. 4,000-kvadratinių pėdų namas buvo parduotas anoniminiam konkurso dalyviui ir iš viso užtruks dvejus metus. Peri Cobod Bod2 portalinis spausdintuvas, pirmaujantis spausdintuvas 3D spausdinimo architektūroje, naudojamas specializuotiems betono mišiniams ekstruzuoti laiptinėms ir kitoms funkcinėms konstrukcijoms sukurti. Iš viso pagal šį projektą buvo atspausdinta 330 valandų.
paveikslėlį
△ Pirmasis visiškai 3D spausdintas dviejų aukštų namas Jungtinėse Valstijose yra Hiustone
●Be pastatų statybos, 3D spausdintuvai plačiai naudojami architektūriniams elementams, įskaitant fasadus ir istorinius restauravimo elementus, ir interjero dizainui, įskaitant sienas, ekranus ir patalpų pertvaras. Yra net 3D spausdintos grindys, 3D spausdinti tiltai ir 3D spausdinti dirbtiniai koraliniai rifai. Į betoną panašios medžiagos nėra vienintelė galimybė statyboje, polimerai taip pat atlieka svarbų vaidmenį. „Branch Technology“ specializuojasi didelio masto 3D spausdinime, naudojant robotus polimerinius ekstruderius, kuriant viską nuo skulptūrų iki kosminių buveinių. Jo novatoriška pastatų plokščių sistema BranchClad atveria naujas galimybes pastatų fasadams. Tiesiog pažvelkite į Mėnulio paviršių, įrengtą JAV kosmoso ir raketų centro naujosios kosminės stovyklos pusėje (toliau). Sukurti naudojant skaitmeninius Mėnulio nuskaitymus, fasadai pasižymi stulbinančiu ištikimybe mėnulio paviršiui. Teigiamas mėnulio rašto pelėsis buvo atspausdintas 3D būdu, o paskui nudažytas tinko medžiaga.
paveikslėlį
△ Nauja „Branch Technology“ 3D spausdinta mėnulio siena sumontuota JAV kosmoso ir raketų centro naujos kosminės stovyklos operacijos pusėje.
Pramoninės ir metalinės dalys
paveikslėlį
△ Reliatyvumo erdvės Stargate metalinis 3D spausdintuvas
●Raketų gamintojas „Relativity Space“ teigia, kad jo 3D spausdinta raketa „Terran 1“ yra didžiausia visų laikų 3D spausdinta konstrukcija – jos aukštis 35,2 metro ir skersmuo 2,3 metro. Bendrovės naujos kartos raketa „Terran R“ yra tokia pat didelė. Abu yra 3D spausdinami ant patentuoto metalo, naudojant bendrovės Stargate 3D spausdintuvą, naudojant robotų nukreiptos energijos nusodinimo technologiją. Reliatyvumo erdvė teigė, kad raketos gebėjimas atlaikyti paleidimo įtampą buvo didžiulis laimėjimas, parodantis jos metalo 3D spausdinimo metodo struktūrinį vientisumą.
paveikslėlį
△ Nyderlandų karalienė Maxima oficialiai atidarė MX3D metalo 3D spausdinimo tiltą.
●Metalinis tiltas per Amsterdamo kanalą, suprojektuotas Joriso Laarmano laboratorijoje, buvo atspausdintas MX3D, naudojant robotų lanko priedų gamybos technologiją. 12-Metro ilgio nerūdijančio plieno „išmanusis tiltas“ apima integruotą jutiklių tinklą, padedantį Amsterdamo mokslininkams ištirti daiktų interneto sistemų vaidmenį pastatytoje aplinkoje. Sukurta naudojant generatyvaus dizaino ir topologijos optimizavimo metodus, konstrukcija yra itin lengva. MX3D tiltas taip pat demonstruoja metalo 3D spausdinimo pritaikymą mene ir skulptūroje.
●Žemiau pateikiamas kitas MX3D spausdinimo darbas, kurį Turine, Italijos karališkajame sode, įdiegė menininkai Mariagrazia Abbaldo ir Paolo Albertelli. „The Whale Passage“ pavadintoje 880 kg sveriančioje skulptūroje pavaizduoti nuo žemės sklindančio banginio pelekai. Visi šio projekto metu pagaminti modeliai buvo atspausdinti 3D.
paveikslėlį
△ „Banginių leidimą“ sukūrė Mariagrazia Abbaldo ir Paolo Albertelli, o 3D atspausdino MX3D
●Didelių metalų 3D spausdinimą galima naudoti daugelyje pramonės šakų, o jūrų, naftos ir dujų bei sunkiosios statybinės įrangos pramonės įmonės gali greičiau, dažnai vietoje, pagaminti dideles detales. Pavyzdžiui, toliau pateiktas jūrinis sraigtas buvo atspausdintas 3D formatu, naudojant WAAM technologiją, kad būtų sukurta beveik tinklinė forma, kuri vėliau buvo apdirbta iki griežtesnių leistinų nuokrypių. Šiuo atveju WAAM pakeičia kalimą ir gali būti atliekamas arčiau ten, kur reikia, naudojant mažiau žaliavos.
paveikslėlį
△ Šis jūrų sraigtas yra vienas iš pirmųjų WAAM technologijos pramoninio pritaikymo pavyzdžių
●3D spausdinimas metalas taip pat gali sumažinti dalių svorį, nes 3D spausdinimas gali išgauti formas, kurių negalima pasiekti kaliant ar liejant. Orlaivio važiuoklės dalis (apačioje), kurios matmenys 455 x 295 x 805 mm, yra pirmoji pasaulyje lazerinio miltelių sluoksnio sintezės 3D spausdinta dalis, teigia spausdintuvų gamintojas SLM Solutions. Dalis ne tik yra 15 procentų lengvesnė nei tradicinės kaltinės dalys, bet ir technologija sumažina apyvartos laiką. Kadangi komponentas yra sistemos, perkeliančios apkrovas nuo ratų į orlaivio konstrukciją, dalis, todėl jis pagamintas iš titano, kad būtų stipresnis. Medžiagų pasirinkimas suteikia detalei tvirtas mechanines savybes, tuo pačiu yra atspari korozijai, be dangos, spausdinama naudojant keturlazerį SLM 800 3D spausdintuvą. "Priedų gamyba padeda sutaupyti laiko kvalifikacijos ir sertifikavimo etape, nes greitai pristatome dalis bandymams. Pagrindinius komponentus galime pagaminti per kelias dienas, o kalimo procesas trunka keletą mėnesių."
paveikslėlį
△ 3D spausdintos priekinės važiuoklės dalys privatiems lėktuvams
Didelių metalinių dalių liejimo formų 3D spausdinimas yra svarbus didelio masto 3D spausdinimo pritaikymas. Metalinių pramoninių dalių, kurios turi būti liejamos, formų gamybos etapas yra daug darbo reikalaujantis ir daug laiko reikalaujantis etapas. Naudodami smėlio 3D spausdintuvus, gamintojai gali 3D spausdinti smėlio liejinius ir formas tiesiogiai, nereikalaujant viso dydžio modelių. „Voxlejet“ VX4000 yra didžiausias pasaulyje smėlio liejimo 3D spausdintuvas, naudojant rišiklio purškimo technologiją, kad per vieną spausdinimo procesą būtų pagamintos ne tik didžiulės formos, bet ir tūkstančiai jų.
paveikslėlį
△ „Voxlejet“ spausdintuvas VX4000 (šaltinis: „Voxeljet“)
baldai ir transporto priemonės
paveikslėlį
△Kėdė pagaminta iš vientiso gabalo naudojant WASP 3D spausdintuvą.
●Interjero dizaineriai taip pat palaipsniui renkasi didelio formato 3D spausdinimą, siekdami įgyvendinti sudėtingus dizainus ir naudoti unikalias medžiagas. Polimerai, ypač perdirbtas plastikas, yra dažniausiai naudojamos medžiagos 3D spausdintiems baldams, tačiau gali būti naudojamas ir betonas bei metalas. Šis vaiko dydžio mokyklinis stalas Gambijoje (toliau) yra 3D spausdinimo pavyzdys, patenkinantis praktinius poreikius. Šis lengvas ir patvarus dizainas gali būti pagamintas iš perdirbto plastiko, taip pat išsprendžiant plastiko atliekų problemą. Modelis buvo atspausdintas Magnum 3D spausdintuvu „The Industry Sweden“ iš PETG plastiko, dažniausiai naudojamo gėrimų buteliuose.
paveikslėlį
△ Prototipų stalai, skirti išbandyti 3D spausdintų mokyklinių baldų koncepciją Gambijoje, galbūt naudojant perdirbtą plastiką
●Yra daugybė gražių 3D spausdintų kėdžių ir stalų pavyzdžių, įskaitant nuostabią NYXO Visionary Design (toliau) kavos staliukų kolekciją, pagamintą iš lengvo putplasčio PLA, atspausdinto Colossus XS 3D spausdintuvu.
paveikslėlį
△ Primavera skulptūrinių stalų seriją sukūrė Dubajuje įsikūrusi architektūros ir gaminių dizaino įmonė NYXO Visionary Design ir atspausdino naudojant ColorFabb PLA ant Colossus XS spausdintuvo (šaltinis: Colossus)
Į Gineso rekordų knygą pateko ir kaip didžiausias 3D spausdintas laivas, ir kaip didžiausias iki šiol fiziškai spausdintas 3D objektas, yra toliau pavaizduota 3D spausdinta valtis, kurios ilgis yra 7,72 metro. Laivą 2019 m. atspausdino Meino universiteto Pažangių konstrukcijų ir kompozitų centras. Jis pagamintas iš plastiko ir medžio celiuliozės. 3D spausdinimas užtruko tik 72 valandas ir sveria 2,2 tonos.
paveikslėlį
△ Visiškai 3D atspausdinta tikro dydžio valtis, pagaminta Meino universiteto
●Dviračių gamintojai taip pat pasirinko 3D spausdinimo technologiją, kad išspręstų suvirinimo problemas savo gamybos grandinėje. Vientisas 3D spausdintas rėmas ne tik taupo laiką, bet ir suteikia naujų dizaino laisvės laipsnių, kurių neriboja konstrukcinės jungtys. Dviračių gamintojas gamino modelius iš titano, plieno ir anglies pluošto kompozitų. Žemiau esantis Urwahn elektroninis dviratis su plieniniu rėmu buvo masiškai gaminamas naudojant metalinį 3D spausdinimą, kad būtų pasiekta formos, funkcijų, lengvos konstrukcijos ir medžiagų pusiausvyra. Specialios galinės dalies tamprės pakabina galinius ratus ir sukuria naujo tipo važiavimo komfortą, o plieninis rėmas sujungia variklį ir akumuliatorių, teigia bendrovė.
paveikslėlį
△Urwahn 3D spausdintas plieninio rėmo elektrinis dviratis
Dizaino patarimai ir programinė įranga dideliems spaudiniams
paveikslėlį
△ 30-pėdos aukščio 3D atspausdinta statula yra surinkta iš 365 atskirų 3D spausdintų dalių, o kiekvienai daliai spausdinti 55 3D spausdintuvais užtrunka 28 valandas
Vieno gabalo 3D spausdinimas dažnai yra idealus, nes jis pašalina surinkimo darbus, pagreitina gamybą ir pagerina konstrukcijos vientisumą, nes nėra siūlių ar paviršių. Tačiau, jei atspausdintas objektas yra toks didelis, kad jį reikia padalyti į kelias dalis, kaip padalinti modelį į 3D spaudinius?
●Norėdami užbaigti didelį 3D spausdinimą, modelį galite padalyti tiesiai į CAD programinę įrangą (pvz., „Fusion360“ arba „Solid Works“), kurios pranašumas yra tas, kad galite sukurti kai kurias pagalbines surinkimo ir išlyginimo priemones, pvz., nagus, iškilimus ir griovelius, lūpas, arba skyles ir plyšius;
●Jei tik ketinate klijuoti didelius daiktus arba naudoti varžtus (tik tvirtesnėms medžiagoms, tokioms kaip anglies pluoštu užpildytas nailonas), skaldymą galite palikti pjaustymo įrankiui, pvz., Cura. Segmentavimas yra greitas ir automatizuotas naudojant Cura tinklelio įrankius;
● Rankiniu būdu segmentuodami skaitmeninį modelį, venkite eiti tiesiai per detales arba paramos sritis. vengti skilimo silpniausioje dizaino vietoje,
Būtent tose srityse, kurios yra daug plonesnės nei likusios modelio dalys.
Populiariausias didelio dydžio 3D spausdintuvas
paveikslėlį
△ GEFERTEC Arc60x WAAM metalinis 3D spausdintuvas (Šaltinis: Gefertec)
Jei norite naudoti 3D spausdintuvą, kad sukurtumėte tokias dalis kaip didelės plastikinės dalys, rekvizitai ir ženklai, galite naudoti didelio formato gijų 3D spausdintuvus, kurie iš esmės yra tokie patys kaip staliniai gijų spausdintuvai. Kai kurie spausdintuvai gali spausdinti naudojant inžinerinio lygio patvarias medžiagas.
Jei norite būti didesni nei didžiausi FDM spausdintuvai (plius 1 600 x 1 200 x 1 300), jums reikės roboto rankos 3D spausdintuvo, roboto rankos su ekstruderio galvute, pritvirtinta prie galo. Jie gali būti dedami ant bėgių arba viršutinių platformų, todėl teoriškai galima spausdinti pagal turimų bėgių dydį. Didžiausio 3D spausdintuvo Gineso rekordas yra Meino universiteto portalinė ekstruzijos galvutė, kurios matmenys gali siekti 30,000 x 6 700 x 3,000 mm. Tačiau šis spausdintuvas neparduodamas. Kitas robotų rankų spausdintuvų privalumas yra tai, kad jie dažnai spausdina naudojant ekonomiškesnius granulių pavidalo polimerus
Dervos 3D spaudiniai paprastai negali būti didesni nei 1,000 mm, išskyrus keletą išimčių, pvz., Kings 1700 Pro ir 3D Systems ProX 950 dėl itin ilgo spausdinimo laiko. Derva paprastai trunka ilgiau nei FDM.
paveikslėlį
△ Vidutinio dydžio betoninis 3D spausdintuvas puikiai tinka didelio formato meno programoms
Betoniniai 3D spausdintuvai yra klestinti rinka ne tik namų statybai, bet ir bet kokio tipo betoniniams klojiniams, baldams, statyboms ir net augalų vazonams bei skulptūroms. Labai didelių metalinių dalių 3D spausdinimas dažnai pasiekiamas naudojant nukreiptą energijos nusodinimo 3D spausdinimo techniką, tokią kaip elektrinio lanko priedų gamyba (WAAM). Šie metodai naudoja 3D spausdinimo galvutę, sumontuotą ant roboto rankos, kurios pasiekiamumas yra platus ir ribojamas tik rankos dydžio.
