Liela mēroga 3D drukāšana ietver dažādas tehnoloģijas un materiālus, un tā ir izmantota daudzās jomās. Faktiski "lielā" definīcija ir relatīva, un nav noteikta standarta. Vispārīgi runājot, mājas, laivas un lielas mēbeles ir lieli priekšmeti. Liela mēroga 3D druka pakāpeniski ir kļuvusi par galveno tirgū, jo ražotāji, mākslinieki un uzņēmumi izvēlas 3D drukāšanu, lai apmierinātu savas liela mēroga produktu vajadzības. Izstrādātāji soli pa solim pārkāpj cauri 3D printeru izmēriem, pārkāpj tehniskās robežas un drukā arvien lielākus produktus. Tātad, kādas ir liela mēroga 3D drukāšanas pielietojuma jomas? Kā ar lielajiem 3D printeriem?
Produkta izmērs bieži ir atkarīgs no tehnoloģijas un materiāliem, un ir jāatrod līdzsvars starp precizitāti un izmēru, kas padara pareizā 3D printera izvēli par galveno panākumu faktoru. Programmatūrai ir arī liela nozīme lielu produktu izveidē, jo labākais veids, kā izdrukāt lielus objektus, bieži vien ir to izdrukāšana gabalos un salikšana. Liela mēroga 3D drukātajos produktos ietilpst, bet ne tikai, šādi priekšmeti:
● Displeji, rekvizīti un izkārtnes
● Mājas un arhitektūras elementi
●Rūpnieciskās un metāla daļas
●Mēbeles un transportlīdzekļi
△ Naturalis bioloģiskās daudzveidības centram Nīderlandē ir sava 3D drukas laboratorija, un tas izmantoja divus Builder Extreme 1500 Pro 3D printerus, lai izgatavotu Tyrannosaurus rex kopiju.
●Dinozauru muzejs bez Tyrannosaurus Rex noteikti nav īsts muzejs! Pamatojoties uz faktiskas T. rex fosilijas 3D skenēšanu, Japānas Dinozauru muzejs 3D izdrukāja 12-metru garo, 5-metru augstu kopiju kā lielu daļu, kas tika izdrukāta, izmantojot divus liela mēroga Builder Extreme. 3D printeri, kas izmanto PLA plastmasas pavedienu.
●Arī muzeju kuratori, filmu dekorācijas un rekvizītu dizaineri, atrakciju parki, konferenču un pasaules izstādes displeju ražotāji u.c. izvēlas lielformāta 3D printerus, lai paātrinātu ražošanu. Papildus ātruma un izmaksu priekšrocībām savu lomu spēlē arī datorizētā dizaina (CAD) programmatūra. Lielisks efekts, vairs nav nepieciešama mākslīga skulptūra vai sekundāra radīšana. Turklāt ir pieejams milzīgs materiālu klāsts, sākot no īpaši vieglām putām līdz īpaši izturīgam ar oglekļa šķiedru pildītam neilonam.
△ Mākslinieks apmet ar apmetumu uz 17-pēdu garas 3D izdrukātas Mikelandželo Dāvida kopijas, kas tika atjaunota izstādei Expo 2020 Dubai
●Šis 17-pēdu garais 3D izdrukātais Mikelandželo Dāvids tika demonstrēts izstādē Expo 2020 Dubaijā, lai veicinātu tūrismu Florencē. Pietiekami lielam polimēru 3D printerim nav iespējams izveidot vienu kopiju ar īpaši smalkām detaļām, tāpēc tas tika sadalīts 14 drukājamās daļās un pēc tam salikts ar rokām, un marmora ārpuse tika apgleznota ar rokām. 3D drukātā Deivida iekšpusē ir režģa sieta struktūra, kas palīdz noturēt tā svaru tikai 550 kg, tomēr tai ir izturība, lai pareizi iepakotu un nosūtītu.
△Vācijas Styles Werbetechnik izmanto Tractus3D liela mēroga FDM printerus, lai ražotu izgaismotus zīmju burtus ātrāk nekā tradicionālās metodes.
●Styles Werbetechnik, Vācijas izkārtņu ražošanas uzņēmums, āra izkārtņu ražošanai izvēlējās liela mēroga 3D drukas tehnoloģiju. Uzņēmums ne tikai vēlējās paātrināt ražošanu, bet arī vēlējās veikt vēstuļu izgatavošanu uz vietas, nevis paļauties uz ārzemju ražotāju standarta vēstuļu noformējumiem. Uzņēmums norāda, ka polimēru FDM drukas izmantošana piedāvā neierobežotas dizaina iespējas kontūrveida burtu izgatavošanai. Piemēram, burtu dziļums apgaismotām zīmēm ir ierobežots līdz 60 mm tradicionālajās metodēs, bet 3D drukāšanā to var samazināt līdz 30 mm. Tie var darboties arī vakaros un nedēļas nogalēs, paātrinot ražošanas laiku, jo procesa laikā 3D printeri nav jāuzrauga.
△ Smitsona muzejā 3D tika izdrukātas 120 dabiska izmēra sieviešu līderu statujas STEM jomā.
2022. gadā Smitsona institūts Vašingtonā atklāja izstādi, kurā tika godinātas sievietes zinātnieces, tostarp 120 dabiska izmēra 3D drukātas statujas. Ar nosaukumu "IfThenSheCan – The Exhibit" tā ir visu laiku lielākā sieviešu statuju kolekcija, no kurām katra ir drukāta, izmantojot FDM tehnoloģiju.
mājas un arhitektūras elementi
Runājot par liela mēroga 3D drukāšanas projektiem, mājokļu projekti, protams, ir neaizstājami. Lai gan tikai dažas ēkas tiek drukātas tikai ar 3D drukāšanu (bieži vien ir nepieciešami vai ietver strukturālus balstus, piemēram, tērauda stiegrojumu vai tradicionālās koka konstrukcijas), 3D drukāšana var kalpot tās ātruma, darbaspēka ietaupījuma un konstrukcijas izturības dēļ. Mājai un viesnīcai. Paredzams, ka pasaules būvniecības 3D drukas tirgus nākamajos piecos gados pieaugs par gandrīz 20 procentiem.
●Attēlā redzamo divstāvu ēku kopīgi pabeidza arhitektūras projektēšanas un inženieru uzņēmumi Hannah un Cive un Peri 3D Construction, kas nodrošināja 3D printerus. 4,000-kvadrātpēdas plašā māja ir pārdota anonīmam solītājam, un tā pabeigšana prasīs divus gadus. Peri Cobod Bod2 portāla printeris, vadošais printeris 3D drukāšanas arhitektūrā, tiek izmantots specializētu betona maisījumu ekstrūzijai, lai izveidotu kāpņu telpas un citas funkcionālas struktūras, un šajā projektā kopumā tika izdrukātas 330 stundas.
bilde
△ Pirmā pilnībā 3D drukātā divstāvu māja Amerikas Savienotajās Valstīs atrodas Hjūstonā
●Papildus ēku celtniecībai 3D printerus plaši izmanto arhitektūras elementiem, tostarp fasādēm un vēsturiskiem elementiem restaurācijai, kā arī interjera dizainam, tostarp sienām, displejiem un telpu atdalītājiem. Ir pat 3D drukātas grīdas, 3D drukāti tilti un 3D drukāti mākslīgie koraļļu rifi. Betonam līdzīgi materiāli nav vienīgā iespēja būvniecībā, savu lomu spēlē arī polimēri. Branch Technology specializējas liela mēroga 3D drukāšanā, izmantojot robotizētus polimēru ekstrūderus, radot visu, sākot no skulptūrām līdz kosmosa biotopiem. Tā novatoriskā ēku paneļu sistēma BranchClad paver jaunas iespējas ēku fasādēm. Paskatieties uz Mēness virsmu, kas uzstādīta ASV Kosmosa un raķešu centra jaunās kosmosa nometnes darbības pusē (zemāk). Fasādes, kas izveidotas, izmantojot Mēness digitālos skenējumus, demonstrē pārsteidzošu uzticību Mēness virsmai. Mēness raksta pozitīvā veidne tika izdrukāta 3D formātā un pēc tam nokrāsota ar apmetuma materiālu.
bilde
△ Branch Technology jaunā 3D drukātā mēness siena ir uzstādīta ASV Kosmosa un raķešu centra jaunās kosmosa nometnes darbības pusē.
Rūpnieciskās un metāla daļas
bilde
△ Relativity Space's Stargate metāla 3D printeris
●Raķešu ražotājs Relativity Space apgalvo, ka tā 3D drukātā raķete Terran 1 ir visu laiku lielākā viena 3D drukātā struktūra, tā ir 35,2 metrus augsta un 2,3 metrus diametrā. Uzņēmuma nākamās paaudzes raķete Terran R ir tikpat liela. Abi ir 3D drukāti uz patentēta metāla, izmantojot uzņēmuma Stargate 3D printeri, izmantojot robotizētu virzītas enerģijas nogulsnēšanas tehnoloģiju. Relativitātes kosmoss teica, ka raķetes spēja izturēt palaišanas radīto stresu ir milzīga uzvara, demonstrējot tās metāla 3D drukāšanas metodes strukturālo integritāti.
bilde
△Nīderlandes karaliene Maxima oficiāli atklāja MX3D metāla 3D drukas tiltu.
●Jorisa Lārmena laboratorijas projektētais metāla tilts pāri Amsterdamas kanālam tika izdrukāts ar MX3D, izmantojot robotizētās loka piedevas ražošanas tehnoloģiju. 12-metru garajā nerūsējošā tērauda "viedajā tiltā" ir iekļauts iegults sensoru tīkls, kas palīdz Amsterdamas pētniekiem izpētīt IoT sistēmu lomu iebūvētajā vidē. Izstrādāta, izmantojot ģeneratīvās projektēšanas un topoloģijas optimizācijas metodes, struktūra ir ārkārtīgi viegla. MX3D tilts demonstrē arī metāla 3D drukas pielietojumu mākslā un tēlniecībā.
●Zemāk ir vēl viens MX3D drukas darbs, ko Turīnā, Itālijas Karaliskajā dārzā, uzstādīja mākslinieki Mariagrazia Abbaldo un Paolo Albertelli. 880 kg smagajā skulptūrā, kas nodēvēta par "Vaļu eju, ir attēlotas vaļa spuras, kas iet garām no zemes. Visi šī projekta laikā izgatavotie modeļi tika drukāti 3D formātā.
bilde
△ "Vaļu caurlaidi" izstrādāja Mariagrazia Abbaldo un Paolo Albertelli, un 3D drukāja MX3D
●Lielo metāla 3D drukāšanu var izmantot daudzās nozarēs, un uzņēmumi jūras, naftas un gāzes, kā arī smagās celtniecības tehnikas nozarēs spēj ātrāk ražot lielas detaļas, bieži vien uz vietas. Piemēram, zemāk esošais jūras dzenskrūve tika izdrukāta 3D formātā, izmantojot WAAM tehnoloģiju, lai izveidotu gandrīz tīkla formu, kas pēc tam tika apstrādāta līdz stingrākām pielaidēm. Šajā gadījumā WAAM aizstāj kalšanu, un to var veikt tuvāk vajadzīgajai vietai, izmantojot mazāk izejmateriālu.
bilde
△ Šis jūras dzenskrūve ir viens no pirmajiem WAAM tehnoloģijas rūpnieciskās pielietošanas piemēriem
●3D drukāšana no metāla var arī samazināt detaļu svaru, jo 3D druka var radīt formas, kuras nevar iegūt ar kalšanu vai liešanu. Saskaņā ar printeru ražotāja SLM Solutions datiem lidmašīnas šasijas daļa (zemāk), kuras izmēri ir 455 x 295 x 805 mm, ir pasaulē pirmā lāzera pulvera slāņa saplūšanas 3D drukātā daļa. Detaļa ir ne tikai par 15 procentiem vieglāka nekā tradicionālās kaltās detaļas, bet arī tehnoloģija samazina apstrādes laiku. Tā kā sastāvdaļa ir daļa no sistēmas, kas pārnes slodzi no riteņiem uz lidmašīnas konstrukciju, tā ir izgatavota no titāna, lai nodrošinātu izturību. Materiālu izvēle nodrošina detaļai spēcīgas mehāniskās īpašības, vienlaikus izturīgas pret koroziju bez nepieciešamības pēc pārklājuma, drukājot, izmantojot četru lāzera SLM 800 3D printeri. "Piedevu ražošana palīdz ietaupīt laiku kvalifikācijas un sertifikācijas posmā, ātri piegādājot detaļas testēšanai. Mēs spējam izgatavot galvenās sastāvdaļas dažu dienu laikā, kalšanas procesa izmantošana aizņem vairākus mēnešus."
bilde
△ 3D drukātas priekšējās šasijas daļas privātajām lidmašīnām
Lielu veidņu 3D drukāšana metāla detaļu liešanai ir svarīgs liela mēroga 3D drukāšanas pielietojums. Metāla rūpnieciskajām detaļām, kuras ir jāliet, veidņu izgatavošanas solis ir darbietilpīgs un laikietilpīgs. Izmantojot smilšu 3D printerus, ražotāji var tieši 3D drukāt smilšu lējumus un veidnes, neizmantojot pilna mēroga modeļus. Voxlejet VX4000 ir pasaulē lielākais smilšu liešanas 3D printeris, un tas izmanto saistvielu strūklas tehnoloģiju, lai vienā drukāšanas procesā ražotu ne tikai milzīgas veidnes, bet arī tūkstošiem to.
bilde
△Voxlejet's VX4000 printeris (avots: Voxeljet)
mēbeles un transportlīdzekļi
bilde
△ Krēsls izgatavots vienā gabalā, izmantojot WASP 3D printeri.
●Interjera dizaineri pamazām izvēlas arī lielformāta 3D drukāšanu, lai realizētu sarežģītus dizainus un izmantotu unikālus materiālus. Polimēri, īpaši pārstrādātā plastmasa, ir visbiežāk izmantotie materiāli 3D drukātajām mēbelēm, taču var izmantot arī betonu un metālu. Šis bērna izmēra skolas galds Gambijā (zemāk) ir 3D drukāšanas piemērs, kas risina praktiskas vajadzības. Viegls un izturīgs, šo dizainu var ražot no otrreizēji pārstrādātas plastmasas, risinot arī plastmasas atkritumu problēmu. Modelis tika izdrukāts uz Magnum 3D printera uzņēmumā The Industry Sweden no PETG plastmasas, ko parasti izmanto dzērienu pudelēs.
bilde
△ Rakstāmgaldu prototipi, lai pārbaudītu 3D drukāto skolas mēbeļu koncepciju Gambijā, iespējams, izmantojot pārstrādātu plastmasu
●Ir neskaitāmi skaisti 3D drukātu krēslu un galdu piemēri, tostarp NYXO Visionary Design (zemāk) jaukā kafijas galdiņu kolekcija, kas izgatavota no viegla putuplasta PLA, kas drukāta uz Colossus XS 3D printera.
bilde
△ Primavera skulptūru galdu sēriju izstrādāja Dubaijā bāzēta arhitektūras un produktu dizaina firma NYXO Visionary Design un izdrukāja, izmantojot ColorFabb PLA uz Colossus XS printera (avots: Colossus).
Ginesa rekordu grāmatā kā lielākā 3D drukātā laiva un līdz šim lielākais fiziski 3D drukātais objekts ir zemāk redzamā 3D drukātā laiva, kuras garums ir 7,72 metri. Laivu 2019. gadā izdrukāja Meinas Universitātes Uzlaboto konstrukciju un kompozītmateriālu centrs. Tas ir izgatavots no plastmasas un koka celulozes. 3D drukāšanai bija nepieciešamas tikai 72 stundas, un tas sver 2,2 tonnas.
bilde
△ Pilnībā 3D drukāta dabīgā izmēra laiva, ko ražojusi Meinas universitāte
●Velosipēdu ražotāji ir izvēlējušies arī 3D drukas tehnoloģiju, lai atrisinātu metināšanas problēmas savā ražošanas ķēdē. Viengabalains 3D drukāts rāmis ne tikai ietaupa laiku, bet arī nodrošina jaunas dizaina brīvības pakāpes, ko neierobežo strukturālie savienojumi. Velosipēdu ražotājs ir ražojis modeļus no titāna, tērauda un oglekļa šķiedras kompozītmateriāliem. Tālāk redzamais Urwahn e-velosipēds ar tērauda rāmi tika ražots masveidā, izmantojot metāla 3D drukāšanu, lai panāktu formas, funkcijas, vieglas konstrukcijas un materiālu līdzsvaru. Speciālās aizmugurējās daļas gumijas aptur aizmugurējos riteņus un rada jauna veida braukšanas komfortu, savukārt tērauda rāmis integrē motoru un akumulatoru, norāda uzņēmums.
bilde
△ Urwahn 3D drukāts tērauda rāmja elektriskais velosipēds
Dizaina padomi un programmatūra lielām izdrukām
bilde
△ 30-pēdu garā 3D drukātā statuja ir salikta no 365 atsevišķām 3D drukātām detaļām, un katras daļas izdrukāšanai uz 55 3D printeriem nepieciešamas 28 stundas.
Viengabala 3D druka bieži ir ideāla, jo tā novērš montāžas darbu, paātrina ražošanu un uzlabo struktūras integritāti, jo nav šuvju vai virsmu. Tomēr, ja izdrukātais objekts ir tik liels, ka tas ir jāsadala vairākās daļās, kā sadalīt modeli 3D izdrukās?
●Lai pabeigtu lielu 3D drukāšanu, varat sadalīt modeli tieši CAD programmatūrā (piemēram, Fusion360 vai Solid Works), kuras priekšrocība ir iespēja izveidot dažus montāžas un izlīdzināšanas palīglīdzekļus, piemēram, naglas, izciļņus un rievas, lūpas, vai caurumi un spraugas;
●Ja jūs tikai gatavojaties līmēt kopā lielus priekšmetus vai izmantot skrūves (tikai stiprākiem materiāliem, piemēram, ar oglekļa šķiedru pildītu neilonu), sadalīšanu varat atstāt griešanas rīkam, piemēram, Cura. Segmentēšana ir ātra un automatizēta, izmantojot Cura sieta rīkus;
● Manuāli segmentējot digitālo modeli, izvairieties tieši caur detaļām vai atbalsta zonām. izvairīties no sadalīšanās dizaina vājākajā vietā,
Proti, tās zonas, kas ir daudz plānākas nekā pārējais modelis.
Labākais liela izmēra 3D printeris
bilde
△GEFERTEC Arc60x WAAM metāla 3D printeris (avots: Gefertec)
Ja vēlaties izmantot 3D printeri, lai izveidotu detaļas, piemēram, lielas plastmasas detaļas, balstus un zīmes, varat izmantot lielformāta kvēldiegu 3D printerus, kas būtībā ir tādi paši kā galda kvēldiegu printeri. Daži printeri var drukāt ar inženiertehniskiem izturīgiem materiāliem.
Ja vēlaties iegūt lielākus izmērus par lielākajiem FDM printeriem (plus 1600 x 1200 x 1300), jums būs nepieciešams robotizēts 3D printeris, robotizēta roka ar ekstrūdera galviņu, kas piestiprināta galā. Tos var novietot uz sliedēm vai augšējā portāla, tāpēc teorētiski ir iespējams izdrukāt pieejamo sliežu izmēru. Ginesa pasaules rekords lielākajam 3D printerim ir portāla ekstrūzijas galviņas mezgls Meinas Universitātē, kas var sasniegt 30,000 x 6700 x 3,000 mm. Tomēr šis printeris nav pārdošanā. Vēl viena robotizēto roku printeru priekšrocība ir tā, ka tie bieži drukā, izmantojot polimērus ekonomiskāku granulu veidā
Sveķu 3D izdrukas parasti nevar būt lielākas par 1,000 mm, izņemot dažus izņēmumus, piemēram, Kings 1700 Pro un 3D Systems ProX 950 ārkārtīgi garā drukāšanas laika dēļ. Sveķi parasti aizņem ilgāku laiku nekā FDM.
bilde
△Vidēja izmēra betona 3D printeris ir izcils lielformāta mākslas lietojumprogrammās
Betona 3D printeri ir plaukstošs tirgus ne tikai māju celtniecībai, bet arī jebkura veida betona veidņiem, mēbelēm, celtniecībai un pat augu podiem un skulptūrām. Ļoti lielu metāla detaļu 3D drukāšana bieži tiek panākta ar virzītas enerģijas nogulsnēšanas 3D drukāšanas paņēmienu, piemēram, elektriskā loka piedevu ražošanu (WAAM). Šīs metodes izmanto 3D drukas galviņu, kas uzstādīta uz robotizētas rokas, kurai ir plašs sasniedzamība un kuru ierobežo tikai rokas izmērs.
