Stórfelld þrívíddarprentun felur í sér margs konar tækni og efni og hefur verið beitt á mörgum sviðum. Í raun er skilgreiningin á "stór" afstæð og það er enginn fastur staðall. Almennt séð eru hús, bátar og stór húsgögn allt stórir hlutir. Stórfelld þrívíddarprentun hefur smám saman orðið almenn á markaðnum þar sem framleiðendur, listamenn og fyrirtæki velja þrívíddarprentun til að mæta stórum vöruþörfum þeirra. Hönnuðir brjótast í gegnum stærð þrívíddarprentara skref fyrir skref, brjótast í gegnum tæknileg mörk og prenta fleiri og stærri vörur. Svo hver eru notkunarsvið stórfelldrar 3D prentunar? Hvað með stóra þrívíddarprentara?
Stærð vörunnar fer oft eftir tækni og efnum og nauðsynlegt er að finna jafnvægi milli nákvæmni og stærðar sem gerir val á réttum þrívíddarprentara lykilatriði til að ná árangri. Hugbúnaður gegnir einnig mikilvægu hlutverki við að búa til stórar vörur þar sem besta leiðin til að prenta stóra hluti er oft að prenta þá í sundur og setja saman. Stórfelldar þrívíddarprentaðar vörur innihalda en takmarkast ekki við eftirfarandi hluti:
●Skjáningar, leikmunir og merkingar
● Hús og byggingarþættir
●Iðnaðar- og málmhlutar
●Húsgögn og farartæki
△Líffræðileg fjölbreytni í Naturalis í Hollandi er með sína eigin 3D prentunarstofu og notaði tvo Builder Extreme 1500 Pro 3D prentara til að búa til eftirmynd af Tyrannosaurus rex
●Risaeðlusafn án Tyrannosaurus rex er svo sannarlega ekki alvöru safn! Byggt á þrívíddarskönnun á raunverulegum T. rex steingervingi, prentaði japanska risaeðlusafnið í þrívídd 12-metra langa, 5-metra háa eftirmyndina sem stóran hluta prentaða með tveimur Builder Extreme stórum stíl. 3D prentarar með PLA plastþræði.
●Safnasýningarstjórar, kvikmyndaleikmynda- og leikmunahönnuðir, skemmtigarðar, ráðstefnu- og heimssýningarskjáframleiðendur o.s.frv. velja einnig þrívíddarprentara á stórum sniðum til að flýta framleiðslunni. Til viðbótar við hraða og kostnaðarkosti, gegnir tölvustýrð hönnun (CAD) hugbúnaður einnig hlutverki. Mikil áhrif, þarf ekki lengur gervi skúlptúr eða auka sköpun. Að auki er mikið úrval af efnum í boði, allt frá ofurléttri froðu til einstaklega endingargóðs koltrefjafyllts nylon.
△ Listamaðurinn hylur gifs yfir 17-fótháa þrívíddarprentaða eftirlíkingu af David Michelangelo endurgerð fyrir Expo 2020 Dubai
●Þessi 17-fóthái þrívíddarprentaði David Michelangelo var sýndur á Expo 2020 Dubai til að kynna ferðaþjónustu í Flórens. Það er ómögulegt fyrir nægilega stóran fjölliða þrívíddarprentara til að framleiða eina eftirmynd með ofurfínum smáatriðum, svo henni var skipt í 14 prentanlega hluta og síðan sett saman í höndunum, með marmaraðri ytri handmálaðri. Inni í þrívíddarprentuðu David er grindarmöskvabygging sem hjálpar til við að halda þyngd sinni í aðeins 550 kg, en hefur samt styrk til að pakka og senda á réttan hátt.
△Þýska stíll Werbetechnik notar Tractus3D stórfellda FDM prentara til að framleiða upplýsta táknstafi hraðar en hefðbundnar aðferðir
●Styles Werbetechnik, þýskt merkjaframleiðslufyrirtæki, valdi stórfellda þrívíddarprentunartækni til að framleiða útiskilti. Fyrirtækið vildi ekki aðeins hraða framleiðslu, heldur vildi það einnig gera bréfagerð innanhúss, frekar en að treysta á hefðbundna bréfahönnun frá erlendum framleiðendum. Fyrirtækið segir að notkun fjölliða FDM prentunar bjóði upp á ótakmarkaða hönnunarmöguleika fyrir framleiðslu á útlínum stöfum. Sem dæmi má nefna að bókstafadýpt fyrir upplýst skilti er takmörkuð við að lágmarki 60 mm í hefðbundnum aðferðum, en hægt er að minnka dýpt í 30 mm í þrívíddarprentun. Þeir geta líka keyrt á kvöldin og um helgar og flýtt fyrir framleiðslutíma þar sem ekki þarf að sinna þrívíddarprenturunum meðan á ferlinu stendur.
△Smithsonian safnið 3D prentaði 120 styttur í raunstærð af kvenkyns leiðtogum á STEM sviði
Árið 2022 opnaði Smithsonian stofnunin í Washington, DC sýningu til að heiðra kvenvísindamenn, þar á meðal 120 þrívíddarprentaðar styttur í raunstærð. Það er kallað „IfThenSheCan – The Exhibit“ og er stærsta safn af kvenstyttum, sem hver um sig hefur verið prentuð með FDM tækni.
hús og byggingaratriði
Þegar kemur að umfangsmiklum þrívíddarprentunarverkefnum eru húsnæðisverkefni auðvitað ómissandi. Þó að fáar byggingar séu eingöngu þrívíddarprentaðar (oft þurfa eða innihalda burðarvirki eins og stálstyrkingu eða hefðbundin timburmannvirki), getur þrívíddarprentun þjónað vegna hraða, vinnusparnaðar og endingar byggingar. Fyrir heimili og hótel. Búist er við að alþjóðlegur þrívíddarprentunarmarkaður muni vaxa um næstum 20 prósent á næstu fimm árum.
●Tveggja hæða byggingin á myndinni hér að neðan var fullgerð í sameiningu af byggingarhönnun og verkfræðifyrirtækjunum Hannah og Cive og Peri 3D Construction, sem útveguðu þrívíddarprentara. Húsið, sem er 4,000-fermetra fermetra, hefur verið selt nafnlausum bjóðanda og mun taka samtals tvö ár að fullgera það. Peri's Cobod Bod2 gantry prentari, leiðandi prentari í 3D prentunararkitektúr, er notaður til að pressa út sérhæfðar steypublöndur til að búa til stigaganga og önnur hagnýt mannvirki, og alls voru 330 klukkustundir prentaðar á þetta verkefni.
mynd
△Fyrsta fullkomlega þrívíddarprentaða tveggja hæða húsið í Bandaríkjunum er staðsett í Houston
●Auk þess að smíða byggingar eru þrívíddarprentarar mikið notaðir fyrir byggingarlistarþætti, þar á meðal facades og sögulega eiginleika til endurreisnar, og fyrir innanhússhönnun, þar með talið veggi, skjái og herbergisskil. Það eru jafnvel 3D prentuð gólf, 3D prentaðar brýr og 3D prentuð gervi kóralrif. Steinsteypulík efni eru ekki eini kosturinn í byggingu, fjölliður gegna einnig hlutverki. Branch Technology sérhæfir sig í stórfelldri þrívíddarprentun með því að nota vélmenni fjölliða extruders, sem skapar allt frá skúlptúrum til búsvæða í geimnum. Nýstárlegt byggingarplötukerfi þess sem kallast BranchClad opnar ný tækifæri fyrir byggingarframhliðar. Líttu bara á tunglyfirborðið sem var sett upp á rekstrarhlið nýju geimbúðanna í bandarísku geim- og eldflaugamiðstöðinni (fyrir neðan). Framhliðirnar eru búnar til með því að nota stafrænar skannanir af tunglinu og sýna undraverða tryggð við yfirborð tunglsins. Jákvæð mold tunglmynstrsins var 3D prentuð og síðan máluð með stucco efni.
mynd
△Nýr þrívíddarprentaður tunglveggur Branch Technology er settur upp á hlið nýrrar geimbúðastarfsemi bandarísku geim- og eldflaugamiðstöðvarinnar
Iðnaðar- og málmhlutar
mynd
△ Stargate málm 3D prentarinn frá Relativity Space
●Eldflaugaframleiðandinn Relativity Space heldur því fram að þrívíddarprentað eldflaug Terran 1 sé stærsta einstaka þrívíddarprentaða mannvirkið frá upphafi, hún er 35,2 metrar á hæð og 2,3 metrar í þvermál. Næsta kynslóð eldflaugar fyrirtækisins, Terran R, er jafn stór. Báðar eru 3D prentaðar á sérmálmi með Stargate 3D prentara fyrirtækisins, með því að nota vélfærastýrða orkuútfellingartækni. Afstæðisfræði Space sagði að getu eldflaugarinnar til að standast álag sem stafar af því að skotið yrði á loft væri gríðarlegur sigur, sem sýndi uppbyggingu heilleika málmþrívíddarprentunaraðferðarinnar.
mynd
△Maxima Hollandsdrottning opnaði formlega MX3D málm 3D prentbrúna.
●Málmbrúin yfir Amsterdam-skurðinn, sem hönnuð var af rannsóknarstofu Joris Laarman, var prentuð af MX3D með því að nota vélræna ljósbogaaukandi framleiðslutækni. 12-metralanga „snjallbrúin“ úr ryðfríu stáli inniheldur innbyggt skynjaranet til að hjálpa vísindamönnum í Amsterdam að rannsaka hlutverk IoT kerfa í byggðu umhverfinu. Uppbyggingin er þróuð með því að nota skapandi hönnun og fínstillingartækni fyrir staðfræði og er afar létt. MX3D brúin sýnir einnig notkun þrívíddarprentunar úr málmi í list og skúlptúr.
●Hér fyrir neðan er annað MX3D prentverk sett upp af listamönnunum Mariagrazia Abbaldo og Paolo Albertelli í Tórínó, konunglega garði Ítalíu. 880 kg skúlptúrinn, sem er kallaður „Hvalleiðangurinn“, sýnir ugga hvals sem gengur framhjá frá jörðu. Öll líkön sem gerð voru í þessu verkefni voru 3D prentuð.
mynd
△"Whale Pass" var hannað af Mariagrazia Abbaldo og Paolo Albertelli og 3D prentað af MX3D
●Þrívíddarprentun úr stórum málm er hægt að nota í mörgum atvinnugreinum, þar sem fyrirtæki í sjávarútvegi, olíu og gasi og þungavinnubúnaði geta framleitt stóra hluti hraðar, oft á staðnum. Til dæmis var skipskrúfan hér að neðan þrívíddarprentuð með WAAM tækni til að búa til næstum-net lögun, sem síðan var unnin að þrengri vikmörkum. Í þessu tilviki kemur WAAM í stað smíða og er hægt að gera það nær þar sem það er þörf, með því að nota minna hráefni.
mynd
△Þessi skipskrúfa er eitt af fyrstu dæmunum um iðnaðarbeitingu WAAM tækni
●3D prentun málmur getur einnig dregið úr þyngd hluta, vegna þess að 3D prentun getur framleitt form sem ekki er hægt að ná með smíða eða steypu. Hluti lendingarbúnaðar flugvéla (fyrir neðan), sem mælist 455 x 295 x 805 mm, er fyrsti þrívíddarprentaði leysirduftbeðssamrunihlutinn, samkvæmt prentaraframleiðanda SLM Solutions. Ekki aðeins er hluturinn 15 prósent léttari en hefðbundnir sviknir hlutar, heldur dregur tæknin einnig úr afgreiðslutíma. Þar sem íhluturinn er hluti af kerfi sem flytur álag frá hjólunum yfir í byggingu flugvélarinnar er hann gerður úr títan fyrir styrkleika. Efnisval gefur hlutanum sterka vélræna eiginleika á sama tíma og hann er tæringarþolinn án þess að þörf sé á húðun, prentaður með fjór-leysis SLM 800 3D prentara. "Aukaframleiðsla hjálpar til við að spara tíma í hæfnis- og vottunarfasa með því að afhenda hluti til prófunar fljótt. Við getum framleitt helstu íhluti innan nokkurra daga, Notkun smíðaferlið tekur nokkra mánuði."
mynd
△3D prentaðir lendingarbúnaðarhlutar að framan fyrir einkaþotur
3D prentun stór mót til að steypa málmhluta er mikilvæg notkun á stórum 3D prentun. Fyrir málmiðnaðarhluta sem þarf að steypa er mótunarskrefið erfið og tímafrekt. Með sandi 3D prenturum geta framleiðendur 3D prentað sandsteypu og mót beint án þess að þörf sé á líkönum í fullri stærð. VX4000 frá Voxlejet er stærsti sandsteypuþrívíddarprentari heims og hann notar bindiefnisstraumtækni til að framleiða ekki aðeins risastór mót, heldur þúsundir þeirra í einu prentunarferli.
mynd
△ VX4000 prentari Voxlejet (Heimild: Voxeljet)
húsgögn og farartæki
mynd
△Stól framleiddur í einu lagi með WASP þrívíddarprentara.
●Innanhússhönnuðir eru líka smám saman að velja þrívíddarprentun á stóru sniði til að átta sig á flókinni hönnun og notkun einstakra efna. Fjölliður, sérstaklega endurunnið plast, eru algengustu efnin í þrívíddarprentuð húsgögn, en einnig er hægt að nota steypu og málm. Þetta skólaborð í barnastærð í Gambíu (fyrir neðan) er dæmi um þrívíddarprentun sem tekur á hagnýtri þörf. Létt og endingargóð, þessi hönnun er hægt að framleiða úr endurunnu plasti, sem leysir einnig vandamálið með plastúrgangi. Líkanið var prentað á Magnum þrívíddarprentara hjá The Industry Sweden í PETG plasti, sem almennt er notað í drykkjarflöskur.
mynd
△ Frumgerð skrifborðs til að prófa þrívíddarprentað skólahúsgögn í Gambíu, hugsanlega með endurunnu plasti
●Það eru óteljandi dæmi um fallega þrívíddarprentaða stóla og borð, þar á meðal fallegt safn NYXO Visionary Design (fyrir neðan) af kaffiborðum úr léttu froðuplasti PLA prentað á Colossus XS þrívíddarprentara.
mynd
△ Primavera skúlptúrborðaröðin var hönnuð af arkitektúr- og vöruhönnunarfyrirtækinu NYXO Visionary Design í Dubai og prentuð með ColorFabb PLA á Colossus XS prentara (Heimild: Colossus)
Að komast inn í Heimsmetabók Guinness sem bæði stærsti þrívíddarprentaði báturinn og stærsti efnislega þrívíddarprentaði hluturinn til þessa er þrívíddarprentaði báturinn á myndinni hér að neðan, sem er 7,72 metrar að lengd. Báturinn var prentaður árið 2019 af Center for Advanced Structures and Composites við háskólann í Maine. Hann er úr plasti og viðarsellulósa. Það tók aðeins 72 klukkustundir að þrívíddarprenta og vegur 2,2 tonn.
mynd
△ Fullkomlega þrívíddarprentaður bátur í fullri stærð framleiddur af háskólanum í Maine
●Reiðhjólaframleiðendur hafa einnig valið þrívíddarprentunartækni til að leysa suðuvandamál í framleiðslukeðjunni sinni. Þrívíddarprentaður rammi í einu stykki sparar ekki aðeins tíma heldur gerir hann kleift að fá nýjar gráður af hönnunarfrelsi sem takmarkast ekki af burðarliðum. Reiðhjólaframleiðandinn hefur framleitt gerðir úr títan, stáli og koltrefja samsettum efnum. Stálgrind rafhjólið hér að neðan frá Urwahn var fjöldaframleitt með því að nota þrívíddarprentun úr málmi til að ná jafnvægi á form, virkni, léttri byggingu og efnum. Sérstakar teygjur að aftan hengja afturhjólin upp og búa til nýja tegund af akstursþægindum, en stálgrindin samþættir mótor og rafhlöðu, segir fyrirtækið.
mynd
△Urwahn's 3D prentað stálgrind rafmagnshjól
Hönnunarráð og hugbúnaður fyrir stórar myndir
mynd
△ 30-Fóthá þrívíddarprentaða styttan er sett saman úr 365 einstökum þrívíddarprentuðum hlutum og hver hluti tekur 28 klukkustundir að prenta á 55 3D prentara
Þrívíddarprentun í einu stykki er oft tilvalin vegna þess að hún útilokar samsetningarvinnu, flýtir fyrir framleiðslu og bætir burðarvirki vegna þess að það eru engir saumar eða yfirborð. Hins vegar, ef prentaði hluturinn er svo stór að þú þarft að skipta honum í marga hluta, hvernig skiptir þú líkaninu í þrívíddarprentanir?
●Til að klára stóra þrívíddarprentun geturðu skipt líkaninu beint í CAD hugbúnað (eins og Fusion360 eða Solid Works), sem hefur þann kost að gera þér kleift að hanna nokkur samsetningar- og samsetningarhjálp, svo sem neglur, högg og rifur, varir, eða holur og raufar;
●Ef þú ætlar bara að líma saman stóra hluti eða nota skrúfur (aðeins fyrir sterkari efni eins og koltrefjafyllt nælon), geturðu látið skera niðurskurðarverkfæri eins og Cura. Segmentun er hröð og sjálfvirk með því að nota netverkfæri Cura;
● Þegar stafræna líkanið er skipt upp handvirkt skaltu forðast að fara beint í gegnum smáatriði eða stuðningssvæði. forðast að klofna á veikasta punktinum í hönnuninni,
Nefnilega þessi svæði sem eru miklu þynnri en restin af líkaninu.
Topp stór þrívíddarprentari
mynd
△GEFERTEC Arc60x WAAM málm þrívíddarprentari (Heimild: Gefertec)
Ef þú vilt nota þrívíddarprentara til að búa til hluta eins og stóra plasthluta, leikmuni og skilti, geturðu notað þrívíddarþrívíddarprentara á stórum sniði, sem eru í meginatriðum eins og skrifborðsþráðarprentarar. Sumir prentarar geta prentað með endingargóðum verkfræðiefnum.
Ef þú vilt vera stærri en stærstu FDM prentararnir (plús 1.600 x 1.200 x 1.300) þarftu þrívíddarprentara með vélfæraarmum, vélfæraarm með extruderhaus festum við endann. Þeir geta verið settir á teina eða yfirbyggingu, þannig að í orði er hægt að prenta í stærð tiltækra teina. Heimsmet Guinness fyrir stærsta þrívíddarprentarann er gantry extrusion head samsetning við University of Maine, sem getur orðið 30,000 x 6.700 x 3,000 mm. Hins vegar er þessi prentari ekki til sölu. Annar kostur við vélfæra-armprentara er að þeir prenta oft með því að nota fjölliður í hagkvæmara kögglaformi
Resin 3D prentanir geta almennt ekki verið stærri en 1,000mm, með nokkrum undantekningum eins og Kings 1700 Pro og 3D Systems ProX 950 vegna mjög langan prenttíma. Resin tekur venjulega lengri tíma en FDM.
mynd
△Meðalstór steypu 3D prentari skarar fram úr í stórsniði listforritum
Steinsteyptir þrívíddarprentarar eru blómstrandi markaður, ekki bara fyrir húsbyggingar, heldur fyrir hvers kyns steypumót, húsgögn, smíði og jafnvel plöntupotta og skúlptúra. 3D prentun á mjög stórum málmhlutum er oft náð með stýrðri orkuútfellingu 3D prentunartækni eins og rafbogaaukandi framleiðslu (WAAM). Þessar aðferðir nota 3D prenthaus sem er festur á vélfæraarm, sem hefur breitt umfang og takmarkast aðeins af stærð armsins.
