Какие компании занимаются крупномасштабной 3D-печатью?

Я до сих пор помню стоимость заказа: 75 000 долларов. Речь шла не о новой машине или производственном оборудовании. Речь шла об одном-единственном, нефункциональном прототипе автомобильного бампера, изготовленном на станке с ЧПУ из массивного куска высокоплотного пенопласта. На программирование ушло две недели, на обработку – четыре дня, а когда всё было готово, сам прототип казался жалким по сравнению с горой дорогостоящей стружки пенопласта, которую нам пришлось смести и выбросить. На дворе был 2008 год, и вот такова была цена масштабного мышления. Идея… «3D-печать» бампер автомобиля был смехотворен; наш самый большой принтер на тот момент имел объем печати примерно с обувную коробку.

Сегодня вся эта парадигма разрушена. Возможность печатать крупные объекты — не только безделушки размером с обувную коробку, но и полноразмерную мебель, корпуса лодок, промышленную оснастку и, конечно же, автомобильные бамперы — перешла из области научной фантастики в повседневную жизнь. производство реальность. Речь идёт не только о более крупных машинах; это революция в скорости, материалах и амбициях. Крупномасштабная 3D-печать, или большой формат. Производство добавок (LFAM) — это технология, которая наконец освободит инженеров от тирании малого.

Но кто же эти игроки на этой новой арене? Кто эти гиганты, создающие машины, которые создают гигантов? Здесь есть и признанные титаны, и новаторы-прорывники, у каждого из которых своя философия построения больших масштабов.

Чтобы понять эти компании, недостаточно просто перечислить их имена. Необходимо понять фундаментальный технологический раскол в мире LFAM. Создаёте ли вы объект слой за слоем, используя нить расплавленного пластика, как в гигантском настольном принтере? Или используете радикально иной подход, экструдируя гель, который практически мгновенно затвердевает под воздействием ультрафиолета? В этом и заключается основной конфликт: медленный, мощный и стабильный мир FDM против молниеносного, изящного и футуристического мира дозирования геля.

Как соотносятся конкурирующие технологии крупномасштабной 3D-печати?

В последнем разделе мы установили две враждующие философии в мир широкоформатной 3D-печати: методичный, грубый подход к созданию твердых объектов из пластика и футуристический, высокоскоростной метод застывания геля в воздухе. Один из них — черепаха, другой — заяц. Но, как и любой инженер знаетПобедитель гонки полностью зависит от местности. Чтобы понять компании-лидеры этой отрасли, сначала нужно понять, на какие технологии они поставили свои состояния.

Это не просто академический спор. Я когда-то... работавший над проектом по созданию полномасштабной формы для корпуса судна. Выбор технологии определят, сдадим ли мы форму за две недели или за два месяца, и выдержит ли она одну заливку или сто. Неправильный выбор означал катастрофическое разрушениеДавайте рассмотрим двух доминирующих игроков в этой игре с высокими ставками.

Что такое широкоформатное моделирование методом послойного наплавления (FDM)?

Если вы когда-либо видели настольный 3D-принтер, то уже знакомы с основами моделирования методом послойного наплавления. Устройство подаёт тонкую пластиковую нить (филамент) в горячее сопло, расплавляет её и наносит один плоский слой объекта. Затем платформа опускается, и устройство наносит следующий слой поверх первого. Повторите это тысячи раз, и у вас получится 3D-объект.

А теперь представьте это в богоподобном масштабе.

Широкоформатные FDM-машины, такие как колоссальные системы от Модикс или BAAM размером с комнату (Big Area Производство добавок) машина из Цинциннати Инк., следуют тому же принципу, но с тремя гигантскими улучшениями:

1. Портальные системы: Механика масштабируется от крошечных шаговых двигателей и ремней до массивных промышленных портальных систем, которые можно использовать как небольшие краны. Они жёсткие, точные и способны перемещать тяжёлую печатающую головку по большой площади (иногда более 20 метров) без колебаний.
2. Экструдеры для гранул: Забудьте о крошечных катушках нити. Для быстрой и недорогой печати в таких масштабах эти машины используют необработанные пластиковые гранулы — те же, что используются в промышленности. литье под давлением. Загрузочный бункер подаёт эти гранулы в большой шнековый экструдер на печатающей головке, который плавит их и выталкивает толстый слой расплавленного пластика, иногда шириной в полдюйма. Это позволяет наносить материал до 100 раз быстрее, чем настольный принтер.
3. Обогреваемые камеры: Когда вы печатаете деталь размером с холодильник, управление теплом Это всё. Если одна часть модели остынет быстрее другой, она деформируется и закрутится с такой силой, что оторвётся от платформы. Чтобы предотвратить это, многие широкоформатные FDM-принтеры полностью закрыты и нагреваются, поддерживая стабильную температуру всей детали до тех пор, пока печать завершена.

В качестве материалов используются промышленные термопластики, такие как АБС, поликарбонат (ПК) и высокопроизводительные полимеры, такие как ULTEM. Важно отметить, что эти гранулы можно смешивать с армирующими волокнами, чаще всего рублеными. углеродное волокно или стекловолокно. Это превращает простое пластиковая часть в высокопрочный композит, который можно использовать для изготовления реальной оснастки, заводских приспособлений и даже функциональных прототипов транспортных средств.

Как работает технология гелевой печати Massivit (GDP)?

Теперь поговорим о зайце. Массивит 3D Изучив медленный, послойный процесс приготовления FDM, они решили переосмыслить эту гонку. Их технология печати с дозированием геля (GDP) — это совершенно другой уровень.

Представьте себе печатающую головку, которая выдавливает не расплавленный пластик, а густой гель, похожий на зубную пасту, называемый Dimengel. Когда этот фирменный гель выходит из сопла, он мгновенно подвергается воздействию мощного ультрафиолетового излучения, перемещающегося вместе с печатающей головкой. Этот свет затвердевает, превращая гель из жидкости в твёрдое вещество менее чем за секунду.

Этот процесс «выдавливания и отверждения» имеет ошеломляющие последствия:

1. Невероятная скорость: Поскольку материал затвердевает мгновенно, печатающая головка может двигаться с гораздо большей скоростью, чем FDM-экструдер, которому приходится ждать, пока пластик немного остынет. Машины Massivit способны формировать изделия со скоростью до 35 см (14 дюймов) в час.
2. Печать без поддержки: Мгновенно затвердевающий гель достаточно вязкий, чтобы его можно было печатать под острым углом и даже горизонтально на небольшие расстояния, не разрушаясь. Это значительно снижает потребность в опорных конструкциях, экономя материал и сокращая время постобработки.
3. Полые, легкие детали: GDP оптимизирован для создания больших полых оболочек. Он не предназначен для печати сплошных плотных объектов. Это делает финальные части невероятно легкий и экономичный, идеально подходит для таких вещей, как рекламные реквизиты, концептуальные модели и формы для термоформования.

Платой за эту невероятную скорость является то, что Выбор материала ограничен фирменными материалами Massivit. Dimengel формулы, и полученные полые детали не обладают такой же механической прочностью, как цельные детали FDM, армированные углеродным волокном.

Какая технология побеждает в реальной гонке?

Чтобы оценить эти технологии в перспективе, давайте рассмотрим реальный мир. тематическое исследованиеКрупной автомобильной компании нужен полноразмерный концепт-кар для Женевского автосалона. Он должен идеально смотреться в свете фар, но не должен ездить. Срок сдачи — через месяц.

• Подход FDM (Черепаха): Используя машину типа Cincinnati BAAM, они печатают кузов автомобиля несколькими большими секциями из АБС-пластика, армированного углеродным волокном. Сама печать занимает более недели непрерывной работы. Затем секции склеиваются, и команда отделочников тратит ещё две недели на шлифовку, грунтовку и покраску кузова, чтобы скрыть выступающие линии слоёв и добиться автомобильного покрытия класса А. Конечный продукт получается невероятно прочным и жёстким. Общее время: ~3-4 недели.
• Подход ВВП (Заяц): Используя Massivit 5000, они печатают кузов автомобиля меньшим количеством более крупных полых секций. Печать занимает всего 48 часов. Потому что чистота поверхности Она гораздо более гладкая, а требования к опорам минимальны. Отделочникам требуется всего неделя на мелкую отделку швов, грунтовку и покраску. Готовая модель достаточно лёгкая, чтобы её можно было легко перемещать по выставочному залу. Общее время: ~1.5 недели.

Вывод: Для данного конкретного применения — создания нефункциональной визуальной модели в сжатые сроки — подход GDP от такой компании, как Massivit, является явным победителем. Однако, если бы целью было создание функционального прототипа для испытаний в аэродинамической трубе, прочная, монолитная, армированная волокном деталь FDM была бы единственным приемлемым выбором.

Мы уже рассмотрели машины и основные технологии, лежащие в основе работы гигантов отрасли LFAM. Но что делать, если у вас нет миллиона долларов на покупку одной из этих машин? Как инженеру или конструктору получить доступ к этой технологии?

Как можно получить доступ к крупномасштабной 3D-печати, не покупая оборудование?

В предыдущем разделе мы стали свидетелями тяжелого поединка между грубой силой широкоформатной FDM-печати и молниеносной скоростью ВВП Massivit. Мы увидели колоссальные машины, созданные такими компаниями, как Cincinnati Inc., Modix и Massivit 3D, — машины, которые требуют многомиллионных инвестиций в капитал, производственные площади и специализированный опыт. Для 99% компаний владеть такой машиной — мечта.

Итак, как моя команда получила этот корпус лодки? пресс-форма сделана? У нас, конечно, не было бюджета на покупку BAAM. Ответ кроется в самом важном развитии современного производства: Услуги 3D-печати офис.

Представьте это как облачные вычисления. Вам не нужна ферма серверов для работы вашего сайта; вы арендуете вычислительные мощности у Amazon Web Services. Точно так же вам не нужно владеть 3D-принтером за миллион долларов; вы можете арендовать машинное время у компании, которая им владеет. сервисные бюро являются великими демократизаторами передового производстваОни владеют гигантскими станками, нанимают опытных операторов и довели до совершенства логистику, чтобы превратить цифровой файл из любой точки мира в физическую деталь прямо у вас дома. Они предоставляют небольшой инжиниринговой компании в Огайо такую ​​же производственную мощность, как и гиганту из списка Fortune 500.

Кто является ключевыми игроками на рынке услуг онлайн-3D-печати?

Решив передать работу на аутсорсинг, вы быстро обнаружите, что на рынке доминируют несколько ключевых игроков, каждый из которых имеет свою собственную бизнес-модель. Понимание этих различий крайне важно для поиска подходящего партнёра для вашего проекта.

Сетевой агрегатор: Xometry

Ксометрия пожалуй, крупнейшее имя в сфере производства по запросу. Их бизнес-модель гениальна: они не владеют (большинством) оборудования. Вместо этого они создали обширную, проверенную глобальную сеть производственных партнёров. Когда вы загружаете файл на их сайт, их мгновенный расчёт стоимости на основе искусственного интеллекта двигатель анализирует деталь и передает его в аренду квалифицированному партнеру из своей сети, имеющему подходящую технику и производительность.

• Сильные стороны: Непревзойденный спектр возможностей. Благодаря доступу к обширной сети, они могут предложить практически любой производственный процесс, какой только можно себе представить, от крупноформатной FDM-печати и многоструйной печати HP Multi Jet Fusion до малоизвестных CNC-обработка и услуги литья под давлением. Их система мгновенного расчета стоимости — мощный инструмент для составления бюджета и анализа вариантов.
• Лучшие для: Инженеры которым нужен комплексный подход для сложных проектов, включающих несколько процессов, или тем, кто хочет получить доступ к огромному выбору материалов и технологий.

Прямой производитель: Protolabs

Протолаборатории Противоположный подход. Они — прямой производитель, инвестировавший сотни миллионов долларов в строительство собственных современных заводов, оснащенных собственным оборудованием. Заказывая у Protolabs, вы получаете деталь, которую изготавливает сотрудник Protolabs на оборудовании Protolabs.

• Сильные стороны: Скорость и стабильность. Контролируя весь процесс, они могут предложить невероятно быстрые сроки поставки, иногда отправляя детали уже на следующий день. контроль качества тщательный, и вы можете быть полностью уверены в сертификации процесса и материалов.
• Лучшие для: Проекты, где скорость является абсолютным приоритетом номер один, а также проекты для медицинских и аэрокосмических применений, где контроль и прослеживаемость процессов не подлежат обсуждению.

Глобальный рынок: Craftcloud от All3DP

Крафтклауд Работает как полноценная торговая площадка, как Expedia для 3D-печати. ​​Вы загружаете свою модель один раз, и платформа получает предложения в режиме реального времени от тщательно отобранных поставщиков услуг по всему миру. Вы можете сравнивать цены, сроки выполнения и стоимость доставки.

• Сильные стороны: Конкурентоспособность цен. Craftcloud позволяет мгновенно сравнивать десятки предложений, что зачастую является лучшим способом найти самую низкую цену на вашу деталь, особенно если вы готовы принять более длительный срок поставки от зарубежного поставщика.
• Лучшие для: Любители, стартаперы и все, кто работает с ограниченным бюджетом, для кого поиск наиболее экономически эффективного решения является главной целью.

Как на самом деле работает процесс сервисного бюро?

Прелесть этих платформ в их простоте. Они взяли сложный промышленный процесс и превратили его в интерфейс электронной коммерции, доступный каждому. Процесс практически всегда одинаков:

1. Создайте свою 3D-модель: Во-первых, вам нужен цифровой чертеж. Это 3D-модель, созданная в системе автоматизированного проектирования (САПР), например, SolidWorks, Fusion 360 или даже в бесплатной программе, например, Blender.
2. Экспорт в печатный формат: Затем вы экспортируете эту модель в стандартный формат, который программное обеспечение для печати Я могу понять. Наиболее распространенные из них: .STL (старый формат, описывающий поверхность как сетку треугольников) и .STEP (более современный формат, содержащий более точные геометрические данные). Для многоцветной печати используются такие форматы, как .3MF or .VRML используются.
3. Загрузите и получите мгновенную расценку: Вы переходите на сайт сервиса и загружаете файл. Автоматизированная программа за считанные секунды проанализирует файл, рассчитав его объём, ограничивающую рамку и геометрическую сложность. Затем вы можете выбрать нужную технологию (например, FDM, GDP), материал, отделку и необходимое время выполнения. Цена мгновенно отобразится на экране. Это кардинально меняет ситуацию, позволяя вам в режиме реального времени видеть, как… изменение материала от АБС до углеродного волокна Нейлон влияет на стоимость.
4. Разместить заказ: Как только вас устроит цена и время выполнения заказа, вы добавляете его в корзину и оплачиваете покупку с помощью кредитной карты, точно так же, как покупаете книгу на Amazon.
5. Изготовление и доставка: Сервис бюро берет на себя. Ваш часть запланирована на машине, распечатываются, проходят постобработку (удаление подложки, шлифовка и т. д.), проверяются на качество, а затем профессионально упаковываются и отправляются по вашему адресу с возможностью отслеживания.

Каковы 5 заповедей при проектировании широкоформатных 3D-принтов?

Обращение в сервисное бюро — это просто, но это не волшебство. Отправка плохо оформленного файла — самый быстрый способ получить некачественную, дорогую или полностью бракованную деталь. Чтобы добиться успешного результата, нужно проектировать с учётом процесса. После многих лет обучения на горьком опыте, вот мои пять непреложных заповедей.

1. Выдолби модель и добавь дренажные отверстия.

Деталь размером с микроволновку, если бы её печатали сплошным способом, потребовала бы сотни долларов на материал и неделю печати. ​​Что ещё важнее, огромное внутреннее тепло, накопленное внутри, привело бы к деформации, превратив её в бесполезный крендель. Всегда делайте большие модели полыми, используя внутреннюю структуру заполнения (для FDM) или просто проектируя её в виде оболочки. Толщина стенки 3–5 мм — хорошая отправная точка для FDM. При использовании геля или смолы необходимо предусмотреть дренажные отверстия для выхода незатвердевшего материала из полости.

2. Раздели свою модель стратегически

Независимо от размера принтера, всегда найдётся деталь большего размера. Не пытайтесь напечатать каяк длиной 10 футов за один раз. Спроектируйте его так, чтобы он печатался по частям и собранный позже. Главное — грамотно спроектировать соединения. Не полагайтесь только на стыковое соединение и эпоксидную смолу. Используйте механические замки, такие как «ласточкин хвост», выступы и пазы, а также штифты и отверстия. Это обеспечивает надёжную сборку и гораздо более прочное соединение.

3. Уважайте толщину стен

Стенка толщиной 2 мм, которая отлично подходит для портативного устройства, провиснет, деформируется или сломается на расстоянии более двух футов от поверхности большого участка. Будьте щедры с толщиной стен. Точный минимум зависит от материала и геометрии, но для крупных структурных деталей всё, что меньше 3 мм, может привести к проблемам. Используйте инструменты анализа вашей САПР, чтобы проверить тонкость стенок, прежде чем даже думать об экспорте файла.

4. Необходимо минимизировать выступы и опоры.

Поддержки — наш враг. Они увеличивают время печати, расходуют дополнительный материал, увеличивают стоимость и оставляют некрасивый вид. оценки с вашей стороны Когда они удалены. Хотя технологии, такие как ВВП, минимизируют их, вы всегда должны конструкция, уменьшающая потребность в опорах. Расположите деталь так, чтобы основание было максимально плоским и устойчивым. По возможности используйте фаски или скругления вместо острых выступов под прямым углом. Следуйте «правилу 45 градусов»: большинство принтеров могут обрабатывать выступы до 45 градусов от вертикали без необходимости дополнительной поддержки.

5. Ты должен знать слабые места своего материала (особенно к ультрафиолетовому излучению и теплу)

Материал, который вы выбираете, имеет реальные последствия. Эта красивая, гладкая часть, которую вы когда-либо получали, напечатанные с использованием технологий GDP или SLA станут хрупкими И пожелтеет, если оставить его на солнце, потому что большинство УФ-отверждаемых смол обладают низкой устойчивостью к ультрафиолету. Этот большой прототип приборной панели из АБС-пластика превратится в лапшу, если оставить его в машине в жаркий день. Выбирайте материал с учетом конечной среды, в которой будет использоваться деталь. Для наружных применений используйте устойчивый к УФ-излучению FDM-материал, например, ASA. Для высокотемпературных применений используйте поликарбонат или ULTEM. Всегда читайте инструкцию. паспорт материала.

Заключение

Мир крупномасштабной 3D-печати, когда-то принадлежавший исключительно аэрокосмическим и автомобильным гигантам, теперь открыт для всех. В этом мире доминируют две конкурирующие философии: мощный, методичный подход широкоформатной FDM-печати от таких компаний, как Modix и Cincinnati Inc., и сверхбыстрая, ориентированная на форму технология GDP от таких пионеров, как Massivit 3D.

Хотя владение этими невероятными машинами остаётся мечтой для большинства, появление мощных онлайн-сервисов, таких как Xometry, Protolabs и Craftcloud, сделало их доступными любому дизайнеру или инженеру с хорошей идеей. Они сделали мощь многомиллионного завода доступной всего за несколько кликов. Но доступ не заменит знаний. Успех на этом новом рубеже зависит не от машины, а от конструктора. Понимая технологии и следуя основополагающим правилам проектирования, вы сможете раскрыть истинный потенциал крупномасштабного аддитивного производства и создавать то, что раньше было просто невозможно.

Часто задаваемые вопросы (FAQ):

1. Сколько стоит крупномасштабная 3D-печать?
Стоимость значительно варьируется в зависимости от четырёх факторов: объёма детали, материала, технологии и времени выполнения заказа. Простой, размером с баскетбольный мяч, часть в АБС может стоить несколько сотен долларов. Сложная деталь размером с автомобильный бампер из армированного углеволокном материала ULTEM может стоить более 10 000 долларов. Единственный способ узнать наверняка — загрузить свою модель в сервис мгновенного расчета стоимости в сервисном центре.

2. Какой самый большой объект можно напечатать на 3D-принтере?
Рекорд постоянно побивается. Университет штата Мэн использовал самый большой в мире полимерный 3D-принтер. принтер для печати «3Dirigo» — цельная лодка длиной 25 футов и весом 5,000 фунтов. Однако для большинства практических применений гораздо эффективнее печатать очень крупные объекты по частям и собирать их.

3. Насколько прочны крупногабаритные детали, напечатанные на 3D-принтере?
Прочность полностью зависит от технологии и материала. Детали, напечатанные с помощью GDP от Massivit, полые и предназначены для визуальных моделей; они прочны, но не предназначены для больших механических нагрузок. В отличие от этого, детали, напечатанные на машине типа BAAM с использованием термопластиков, армированных углеродным волокном, могут быть невероятно прочными и часто используются в качестве прямой замены металлические детали в производстве инструменты и приспособления.

Референсы

• Ксометрия: https://www.xometry.com/
• Протолабы: https://www.protolabs.com/
• Craftcloud от All3DP: https://craftcloud3d.com/
• Массивит 3D: https://massivit.com/
• Цинциннати Инк. (BAAM): https://www.e-ci.com/baam
• Широкоформатные 3D-принтеры Modix: https://www.modix3d.com/

Условия использования

Информация на этой странице предназначена только для информационных целей. RM Компания не предоставляет никаких гарантий, явных или подразумеваемых, относительно точности или полноты данной информации. Для любых услуг третьих лиц, приобретённых через RM сеть, покупатель несет ответственность за указание и подтверждение параметров производительности, допусков, материалыи качество работы в процессе составления сметы. Для получения более подробной информации, пожалуйста, свяжитесь с нами.o Свяжитесь с нами.

RM: Ваш партнер в области точного производства

RM является лидером отрасли в изготовление на заказ решения. Обладая более чем 20-летним богатым опытом, мы стали надежным партнером для более чем 5,000 клиентов по всему миру. Мы специализируемся на широком спектре производственных услуг, включая высокоточную обработку на станках с ЧПУ, изготовление изделий из листового металла, 3D печать, литье под давлением и штамповка металла — чтобы предоставить вам действительно комплексное обслуживание.

Наше предприятие мирового класса оснащено более чем 100 современными Обработка по оси 5 Центры и компании работают в строгом соответствии с системой менеджмента качества ISO 9001:2015. Мы стремимся предоставлять клиентам в более чем 150 странах решения, сочетающие скорость, эффективность и исключительное качество. Быстрое прототипирование до крупномасштабного производства мы гарантируем доставку в течение 24 часов, помогая вам получить конкурентное преимущество на рынке.Выбор РМ означает выбор эффективного, надежного и профессионального производственного партнера.

Ознакомьтесь с нашими возможностями уже сегодня, посетив наш веб-сайт: www.rapmaf.com