Istnieje wiele technologii, za pomocą których realizowana jest ta naturalna zasada; każda ma swoje zalety i optymalne obszary zastosowania. Główną różnicą między technologiami jest materiał zastosowany w modelu, a także sposób jego zastosowania. Maszyny do prototypowania 3D działają od kilkudziesięciu lat i są z powodzeniem wykorzystywane w różnych dziedzinach.
Podczas projektowania dowolnego produktu powstaje prototyp: z jego pomocą zespół konstruktorów, konstruktorów i technologów określa możliwości wykonania danego modelu. Bardzo ważne jest, aby wiedzieć, jak będzie wyglądać dana część po podjęciu decyzji. Model może przejść przez dwadzieścia lub więcej iteracji, zanim projekt i technologia wykonania produktu końcowego zostaną zatwierdzone, a dopiero potem trafi do produkcji. Największą przeszkodą w tworzeniu prototypów zawsze był koszt - zazwyczaj nigdy nie był niski - ale dzięki maszynom do prototypowania 3D istnieje możliwość radykalnego obniżenia kosztów.
Prototypowanie 3D jest obecnie stosowane w wielu gałęziach przemysłu wytwórczego. Jeśli zwrócimy się do przemysłu motoryzacyjnego i lotniczego, to w nich bardzo ważne jest prototypowanie 3D. Najważniejszym wyzwaniem dla tych branż jest skrócenie czasu opracowywania nowego produktu. Z reguły samochody i linie lotnicze potrzebują co najmniej od trzech do siedmiu lat, aby wprowadzić nowy model na rynek. Narzędziem do osiągnięcia tego celu jest wykorzystanie przemysłowych systemów CAD do wirtualizacji i szybkiego prototypowania 3D. Wirtualizacja modelu 3D na komputerze może prowadzić do bardziej wydajnych projektów, ale podjęcie ostatecznej decyzji bez fizycznego modelu 3D może być niezwykle trudne.
Po raz pierwszy potrzeba tworzenia modeli 3D (prototypów 3D) bezpośrednio z plików CAD pojawiła się w przemysłowych systemach CAD. Jednak w przypadku innych dziedzin, takich jak GIS, medycyna i inne, bardzo ważne jest, aby stosowanie prototypów 3D otwierało nowe i nieograniczone możliwości. Dzisiejsze technologie prototypowania 3D zapewniają bardziej opłacalne podejście, które znacznie zmniejsza zarówno czas, jak i pieniądze.
Z Corporation i druk 3D
Jedną z najbardziej innowacyjnych firm zajmujących się szybkim prototypowaniem 3D jest Z Corporation, która od 1997 r. Produkuje komercyjne atramentowe drukarki 3D w celu przyspieszenia projektowania przemysłowego i poprawy wydajności pracy. Niezależnie od tego, czy chodzi o badanie nowego bieżnika opony, czy wielowarstwową podeszwę zewnętrzną do profesjonalnych trampek, projekt architektoniczny czy modelowanie ludzkiego serca - wszystko to wymaga stworzenia modeli fizycznych.
Metoda prototypowania 3D firmy Z Corporation opiera się na łączeniu proszku warstwa po warstwie i skraca czas i zmniejsza koszty wytworzenia jednego modelu (szczegółowy opis znajduje się w artykule „Trójwymiarowe prototypowanie”).
Zwykle koszt sprzętu do szybkiego prototypowania 3D to ponad milion rubli, a co najmniej kolejny milion wydaje się na szkolenie specjalistów do pracy na tym sprzęcie. W przeciwieństwie do innych maszyn, drukarki 3D Z Corporation będą kosztować nieco ponad pół miliona rubli, a koszt wyszkolenia specjalisty to koszt jego szkolenia w jeden dzień, gdyż drukarki te są tak łatwe w obsłudze, że każdy może z nich korzystać.
Szybkość, niski koszt, wszechstronność i możliwość uzyskania kolorowych modeli 3D - wszystko to są wyjątkowe możliwości, które w przyszłości będą jeszcze ważniejsze dla branż, w których ważne są skuteczniejsze sposoby wprowadzania produktów i usług na rynek.
Linię drukarek 3D można z grubsza podzielić na dwa główne typy.
Uniwersalne drukarki 3D (Z310 +; Z510)
Drukarki, które pozwalają na użycie szerokiej gamy mediów w różnych zastosowaniach, od prostego modelowania po formowanie przemysłowe. Drukarki te wspierają ciągłe doskonalenie przepływu pracy, a także rozwój materiałów do druku 3D, aby sprostać nowym wymaganiom rynku.
Biurowe drukarki 3D (Z150; Z250; Z350; Z450; Z650)
Charakterystyczną cechą tej kategorii drukarek 3D jest wygoda i łatwość obsługi:
• minimalne umiejętności i wymagane szkolenie;
• większość operacji jest wykonywana automatycznie;
• automatyczna konfiguracja i diagnostyka;
• automatyczny system załadunku i ponownego użycia proszku;
• intuicyjny panel sterowania.
Drukarki pracują tylko z wysokiej jakości materiałem kompozytowym, aby tworzyć trwałe i bardzo dokładne modele 3D.
Nowe modele
W czerwcu 2010 roku Z Corporation wprowadziła podstawowe biurowe drukarki 3D już od 19 920 USD (mniej niż 600 000 RUB), ponownie oferując rozwiązania umożliwiające prototypowanie 3D większości projektantów, inżynierów, architektów i studentów.
Drukarki 3D ZPrinter 150 (monochromatyczne) i ZPrinter 250 (kolorowe) są najbardziej kompaktowymi, co jest bardzo wygodne w różnych sytuacjach, na przykład w salach lekcyjnych lub w małym biurze. W przeciwieństwie do innych komercyjnych drukarek 3D, ZPrinter 150 i ZPrinter 250 są niezwykle łatwe w użyciu i mają najniższy koszt produkcji na cm3 wyhodowanego modelu, co jest prawdopodobnie decydującym czynnikiem przy wyborze maszyny do prototypowania 3D.
Obecnie jest to około 7 rubli za 1 cm3, co jest najniższą ceną w dziedzinie prototypowania 3D. Ten parametr jest osiągany dzięki samej technologii syntezy warstwa po warstwie stosowanej w drukarkach 3D firmy Z Corporation, ponieważ nie ma tu konstrukcji wsporczych, a niewykorzystany proszek jest ponownie wykorzystywany do budowy kolejnych modeli, co pozwala na niemal bezodpadowe wykorzystanie materiałów.
Proces postprocessingu wyhodowanych modeli 3D jest również możliwie jak najbardziej dostępny, gdyż w najprostszym przypadku jest to zwykła impregnacja modelu słoną wodą, co z kolei daje niepowtarzalną możliwość wykorzystania drukarek Zcorp 3D w placówkach edukacyjnych, gdzie istnieją wysokie wymagania środowiskowe i wszelkie użycie substancji chemicznych szkodliwych dla zdrowia ludzkiego.
Nowe modele drukarek 3D są wykonane w nowym standardowym rozmiarze i zajmują bardzo mało miejsca, prawie zbliżając się do rozmiarów kopiarek biurowych.
Co bardzo ważne i wygodne w obsłudze - procesy ładowania plotera są w pełni zautomatyzowane, począwszy od montażu wkładów ze spoiwem do załadunku proszku, który
w pełni zautomatyzowany i nie pozwala obudzić się ani grama proszku, tym samym pozbawiając sprzątaczy pracy.
Oczywiście nowe modele zapewniają również automatyczne usuwanie i ponowne użycie proszku, aż do całkowitego wyczerpania lub do następnego modelu nie trzeba dodawać proszku, po prostu podłączając do niego nowy pojemnik. Oczywiście drukarki mają wbudowaną diagnostykę ilości materiałów eksploatacyjnych i stanu procesu syntezy warstwa po warstwie.
Prostota i intuicyjna obsługa, a także brak konieczności specjalnego szkolenia to kolejny duży plus, który pozwala inżynierowi lub studentowi zabrać się do pracy natychmiast po rozpakowaniu drukarki 3D i bez problemu przełożyć swój pomysł na rzeczywistość.
Podczas budowy modelu drukarka nie wymaga obecności operatora, interwencja człowieka jest konieczna tylko na etapie uruchomienia drukarki i jest ograniczona do kilku minut. Możliwe jest również zdalne sterowanie drukarką, co pozwala kontrolować wszystkie parametry drukowania 3D modelu: nawet jeśli nie masz fizycznej możliwości kontrolowania aktualnego stanu drukarki wyświetlanego na jej wyświetlaczu LCD, może to bez wstawania z fotela - korzystając z możliwości oprogramowania Zprint.
Ale prawdopodobnie główną zaletą drukarek 3D Z Corporation jest szybkość! Seria ZPrinter drukuje pięć do dziesięciu razy szybciej niż pozwalają na to inne trójwymiarowe technologie syntezy warstwa po warstwie, a możliwość jednoczesnego powiększania nieograniczonej liczby modeli, które mieszczą się w roboczej objętości komory, daje niezaprzeczalną przewagę w szybkości produkcji modeli i znacznie zwiększa produktywność, dzięki czemu drukarki serii ZPrinter w pełni zaspokajają potrzeby użytkowników.
Bardzo często słyszę od potencjalnych użytkowników ZPrinter: jaką dokładność zapewniają drukarki 3D Z Corporation? Sami byliśmy bardzo zainteresowani odpowiedzią na to pytanie i zrobiliśmy prosty test: wydrukowaliśmy sześcian o boku 100 mm. Jak łatwo zrozumieć z zasady działania drukarek 3D Z Corporation, główny błąd będzie obserwowany wzdłuż osi Z lub prościej na wysokości, gdyż proces sklejania modelu z masy warstwy proszku przez warstwa implikuje wysychanie kleju (spoiwa), w wyniku czego pojawi się pionowy skurcz. Nasze pomiary dały następujący wynik: na wysokości 100 mm skurcz wyniósł 0,15 mm, co jest dość porównywalne z dokładnością uzyskaną na wtryskarkach. O dokładności w płaszczyźnie X-Y można powiedzieć, że zapewnia ją mechanika samej drukarki 3D i nie zależy ona tak bardzo od skurczu proszku jak od wysokości.
ZPrinter 250 posiada unikalny nowy system odtwarzania kolorów. Zakres dostępnych kolorów dla ZPrinter 450 i 650 również został zmieniony (teraz pokazuje rzeczywiste liczby kolorów) do 180 000 unikalnych kolorów odpowiednio dla ZPrinter 450 i 390 000 unikalnych kolorów dla ZPrinter 650.
Zapewne wielu zapyta: dlaczego tylko 64 kolory? Odpowiedź jest dość prosta: ponieważ ta drukarka 3D jest modelem podstawowym i jest przeznaczona głównie do tworzenia modeli koncepcyjnych i prezentacyjnych, ograniczona przestrzeń kolorów jest nawet dobrodziejstwem dla takich modeli.
Główne cechy biurowych drukarek 3D firmy Z Corporation przedstawiono w tabeli.
Normalny 0 false false false RU X-NONE X-NONE MicrosoftInternetExplorer4
Charakterystyka |
ZPrinter 150 |
ZPrinter 250 |
ZPrinter 350 |
ZPrinter 450 |
ZPrinter 650 |
| Rozdzielczość, punkty / cal | 300x450 | 300x450 | 300x450 | 300x450 | 600x540 |
| Minimalna wielkość elementu topologicznego, mm | 0,4 | 0,4 | 0,15 | 0,15 | 0,1 |
| Kolor (liczba unikalnych kolorów na część) | Kolor materiału | 64 kolory (kombinacja kolorów bazowych) | Kolor materiału | 180 000 kolorów (szeroka gama kolorów) | 390 000 kolorów (maksymalna liczba kolorów) |
| Prędkość pionowa budowania obiektu, mm / h | 20 | 20 | 20 | 23 | 28 |
| Objętość komory roboczej, mm | 236x185x127 | 236x185x127 | 203x254x203 | 203x254x203 | 254x381x203 |
Na podstawie materiałów Z Corporation i własnego doświadczenia
Dmitry Oshkin
E-mail: [email protected]
