Широкоформатная 3D-печать нашла применение в широком спектре приложений. Многие компании заинтересованы в этом типе 3D-печати, начиная от создания масштабных автомобильных панелей, космических прототипов или рекламных щитов. Естественно, одним из ключевых компонентов крупномасштабной 3D-печати является объем сборки 3D-принтера — даже если можно создавать большие структуры, собирая несколько деталей 3D-печати вместе. Сегодня на рынке вы найдете 3D-принтеры, которые могут предложить объемы печати до 1 м3. Чаще всего они основаны на технологии FFF, что означает, что они выталкивают пластик на строительную пластину слой за слоем для создания объекта. Тем не менее, некоторые другие технологии также позволяют создавать большие структуры — например, X Line 2000Rот Concept Laser — металлический 3D-принтер на основе LBPF, который имеет объем сборки 800 x 400 x 500 мм. За последние несколько лет широкоформатные 3D-принтеры были разработаны для удовлетворения потребностей производителей. Итак, что вы должны знать о широкоформатной 3D-печати? Каковы его преимущества? Чем она отличается от «обычной» 3D-печати? Мы задали три эксперта несколько вопросов, чтобы получить ясность по этому вопросу!
Наш первый эксперт — Мартин Бэк, управляющий директор BigRep GmbH, отвечающий за корпоративную стратегию и операции. Немецкая компания разрабатывает и продает некоторые из крупнейших в мире 3D-принтеров в сегменте FFF. Наш второй эксперт — Пьер-Джон Бернар, начальник цеха сборки прототипов Volvo Construction Equipment. Он отвечает за управление командами, которые выполняют сборку прототипов. И последнее, но не менее важное, мы поговорили с доктором Хабибом Дагером, который является исполнительным директором Центра перспективных конструкций и композитов (ASCC) в университете штата Мэн. ASCC является ведущим мировым центром исследований, образования и экономического развития, специализирующимся на материаловедении, производстве и конструировании композитов и конструкций.
Технология и материалы для широкоформатной 3D печати
Как уже упоминалось, большинство 3D-принтеров с большим объемом сборки являются машинами FFF. Доступны и другие технологии, такие как стереолитография (SLA) или Multi Jet Fusion, но они более дорогие и труднее в освоении. Если в первую очередь сосредоточиться на 3D-принтерах FFF, одним из пионеров в этом секторе является немецкий производитель BigRep, который разработал машины с объемом печати до 1 м3. Наиболее часто используемые материалы в сегменте FFF — это PLA и PETG. Мартин Бэк из BigRep комментирует: «Некоторые производители 3D-принтеров делают машины, способные печатать из высокопроизводительных материалов»: Вместе с BASF мы постоянно разрабатываем высокопроизводительные материалы, пригодные для промышленного использования. Кстати, PLX и PA6 /66 — это два новых материала, которые мы сейчас представили, специально разработанные для того, чтобы использовать преимущества скорости, точности и качества широкоформатных 3D-принтеров ».
Другие высокопроизводительные материалы, такие как PEEK, PEKK или ULTEM, могут быть сложны в использовании для широкоформатной 3D-печати, поскольку для них требуется камера с подогревом, и эта камера, естественно, намного больше, чем для настольных 3D-принтеров. Чем больше объем сборки, тем сложнее контролировать параметры, которые позволяют печатать с использованием технических материалов. Тем не менее, некоторые 3D-принтеры, в том числе машины BigRep, могут работать с этими материалами. Tractus3D — еще один производитель 3D-принтеров, который разработал ряд машин для высокопроизводительных приложений.
С другой стороны, в университете штата Мэн, исследователи утверждают, что создали самый большой в мире термопластичный 3D-принтер — он способен печатать объекты размером 60 на 22 фута в ширину на 10 футов в высоту (18 на 6 на 3 метра). Университет имеет около двух десятилетий опыта в экструзионной обработке термопластов на основе био. Фактически, его исследования были сосредоточены вокруг разработки 100% био-материалов и материалов, пригодных для вторичной переработки, для широкоформатной 3D-печати. Доктор Хабиб Дагер объясняет: «Мы сосредоточены на разработке новых био-смол, усиленных био-волокнами, целлюлозой и наноцеллюлозой. Система выбора материала зависит от применения. Один подбирает прочность и жесткость материалов для применения. Мы производим наши собственные гранулы материала в лаборатории и можем производить гранулы со скоростью 500 фунтов в час. Эти гранулы питают наш 3D-принтер. «Как видите, выбор широк. Иногда имеет смысл создавать детали по отдельности на меньшем станке, собирая их вместе, чтобы получить большой кусок.
Что следует учитывать при выборе широкоформатного 3D-принтера?
В нашем списке машин XXL вы найдете широкий ассортимент машин FFF большого объема. Однако, если вы хотите печатать большие детали, на что вам стоит обратить внимание? По сути, разница между машинами заключается в качестве деталей и скорости их изготовления. Во многом это определяется качеством экструдера и шаговых двигателей. Конечно, материалы также играют роль в качестве и скорости печати. Скорость очень важна, так как 3D-печать большого кусочка может быстро стать очень длительным процессом. В то же время слишком быстрое ускорение процесса может снизить качество детали. Шаги постобработки для FFF доступны для достижения желаемого результата. Мартин Бэк добавляет: «Есть три основных метода. Шлифование, пескоструйная обработка и дробеструйная обработка являются одними из наиболее распространенных субтрактивных процессов для FFF. С различными покрытиями, такими как гальваническое покрытие (металлическое покрытие), жидкое покрытие и фольга, можно оптимизировать такие функциональные свойства, как прочность, термостойкость и адгезия ».
Хотя технология остается неизменной на большинстве машин, производство XXL требует некоторых мер предосторожности. Пьер-Джон сказал нам: «Существует другой компромисс между размером и, следовательно, временем и качеством печати. Важно иметь больше контроля над подготовкой, потому что ошибки могут быстро стоить дней работы. «На самом деле, печать 1 кубического метра займет несколько дней — если в файле есть дефект или ошибка печати, процесс печати придется начинать заново. «Также важно выполнить валидацию параметров для нитей (натяжение нити, расстояние до сопла, поток материала, толщина слоя, температура). Наконец, опоры очень важны, чтобы иметь устойчивую часть на кровати. На мой взгляд, машина должна выбираться тщательно, потому что механика должна быть точной».
Приложения
Широкоформатная 3D-печать затрагивает многие отрасли, будь то производство прототипов, инструментов или даже деталей для конечного использования, таких как осветительные приборы, ножки стола, автомобильные колпаки и т. Д. На самом деле, широкоформатное аддитивное производство ничем не отличается от 3D-печати, как мы знать это с точки зрения возможных приложений. Фактически, он предлагает, как и обычная 3D-печать, много преимуществ по сравнению с обычными производственными процессами, такими как свобода проектирования, более короткие сроки выполнения заказа , персонализация и более низкие затраты на разработку продукта. Например, Volvo Construction Equipment нуждалась в нем для более быстрой проверки своих концепций. Пьер-Джон объясняет: «Цель состояла в том, чтобы избежать повторений и, следовательно, задержек и, в конечном итоге, возможных затрат на доработку. Сегодня мы производим различные детали, такие как электродвигатели, фланцы оборудования, интерьеры кабины, шланги, возможности для этого многочисленны».
Например, Massivit, одна из ведущих компаний в этом секторе, создает элементы для визуальных коммуникационных кампаний, такие как реквизит, рекламные щиты и большие части для рекламы. Его технология немного отличается, поскольку для достижения более высокой скорости печати используется гелевая дозирующая печать. Кроме того, BigRep является прекрасным примером того, насколько разнообразными могут быть проекты: компания сотрудничала по ряду проектов с использованием своих широкоформатных 3D-принтеров, включая полностью прототип 3D-модели с печатью NERA, или более поздние подводные самокаты с 3D-печатью AMAZEA 75%.
В университете штата Мэн вы, вероятно, слышали о проекте 3D-печатной лодки, 3Dirigo. Это 25-футовое судно, спроектированное партнером отрасли Navatek, лидером в проектировании судов. За 72 часа лодка была напечатана на 3D-принтере ASCC. Доктор Хабиб Дагер объясняет: «UMaine Composites Center получил 500 000 долларов от Технологического института штата Мэн, чтобы сформировать технологический кластер, чтобы помочь судостроителям штата Мэн изучить, как крупномасштабная 3D-печать с использованием экономичных пластмасс с наполнителем из целлюлозы может предоставить отрасли конкурентное преимущество. Современное морское производство композитных инструментов включает в себя многоступенчатую технологию строительства, в которой используются стальные каркасы, фанерная обшивка, обработанная полистирольная подложка, покрытая эпоксидным стекловолокном, и инструментальная паста на основе эпоксидной смолы для окончательной обработки и нанесения покрытия. Использование крупномасштабной 3D-печати для производства морских инструментов, пригодных для вторичной переработки, на основе биологических технологий, обеспечивает более эффективный процесс производства и окончательную обработку и нанесение покрытий, что сократит сроки подготовки инструментов. Сочетание аддитивного производства с использованием экономически эффективных.»
