Imprimarea 3D la scară largă implică o varietate de tehnologii și materiale și a fost aplicată în multe domenii. De fapt, definiția „mare” este relativă și nu există un standard fix. În general, casele, bărcile și mobilierul mare sunt toate articole mari. Imprimarea 3D la scară largă a devenit treptat mainstream pe piață, deoarece producătorii, artiștii și companiile aleg imprimarea 3D pentru a-și satisface nevoile de produse pe scară largă. Dezvoltatorii depășesc dimensiunea imprimantelor 3D pas cu pas, trec de limitele tehnice și imprimă produse mai multe și mai mari. Deci, care sunt domeniile de aplicare ale imprimării 3D la scară largă? Dar imprimantele 3D mari?
Dimensiunea produsului depinde adesea de tehnologie și materiale și este necesar să se găsească un echilibru între precizie și dimensiune, ceea ce face ca alegerea imprimantei 3D potrivite să fie un factor cheie pentru succes. Software-ul joacă, de asemenea, un rol important în crearea de produse mari, deoarece cea mai bună modalitate de a imprima obiecte mari este adesea să le imprimați în bucăți și să le asamblați. Produsele imprimate 3D la scară largă includ, dar nu se limitează la următoarele articole:
●Afișaje, recuzită și semnalizare
● Case și elemente arhitecturale
●Piese industriale si metalice
●Mobilier si vehicule
△Centrul de biodiversitate Naturalis din Țările de Jos are propriul laborator de imprimare 3D și a folosit două imprimante 3D Builder Extreme 1500 Pro pentru a realiza o replică a Tyrannosaurus rex
●Un muzeu de dinozaur fără un Tyrannosaurus rex cu siguranță nu este un muzeu adevărat! Pe baza unei scanări 3D a unei fosile reale de T. rex, Muzeul Dinozaurului din Japonia a imprimat în 3D replica de 12-metri lungime și 5- metri înălțime ca o parte mare imprimată folosind două Builder Extreme la scară largă. Imprimante 3D care folosesc filament de plastic PLA.
●Curatorii de muzee, designerii de decoruri de film și recuzită, parcuri de distracție, producători de afișaje pentru conferințe și expoziții mondiale etc. aleg și imprimante 3D de format mare pentru a accelera producția. În plus față de avantajele de viteză și cost, software-ul de proiectare asistată de computer (CAD) joacă, de asemenea, un rol Efect mare, nu mai are nevoie de nicio sculptură artificială sau creație secundară. În plus, sunt disponibile o mare varietate de materiale, de la spumă ultra-ușoară până la nailon umplut cu fibră de carbon extrem de durabil.
△Artistul acoperă tencuială peste o replică imprimată 3D de 17-picior înălțime a lui David lui Michelangelo, recreată pentru Expo 2020 Dubai
●Acest David de 17-picior înalt imprimat 3D al lui Michelangelo a fost prezentat la Expo 2020 Dubai pentru a promova turismul în Florența. Este imposibil ca o imprimantă 3D polimerică suficient de mare să producă o singură replică cu detalii ultrafine, așa că a fost împărțită în 14 părți imprimabile și apoi asamblată manual, cu exteriorul marmorat pictat manual. În interiorul David imprimat 3D se află o structură de plasă cu zăbrele care ajută la menținerea greutății sale la doar 550 kg, dar are puterea de a împacheta și expedia corespunzător.
△Germania Styles Werbetechnik folosește imprimantele FDM la scară mare Tractus3D pentru a produce litere de semne iluminate mai rapid decât metodele tradiționale
●Styles Werbetechnik, o companie germană de producție de semnalizare, a ales tehnologia de imprimare 3D la scară largă pentru a produce semne de exterior. Compania nu doar că a vrut să accelereze producția, dar a vrut să facă scrisori în interior, mai degrabă decât să se bazeze pe modele standard de scrisori de la producători de peste mări. Compania spune că utilizarea tipăririi polimerice FDM oferă posibilități nelimitate de proiectare pentru fabricarea de litere conturate. De exemplu, adâncimea literelor pentru semnalizarea luminoasă este limitată la minimum 60 mm în metodele tradiționale, dar poate fi redusă la 30 mm în imprimarea 3D. De asemenea, pot rula seara și în weekend, accelerând timpul de producție, deoarece imprimantele 3D nu trebuie să fie îngrijite în timpul procesului.
△Muzeul Smithsonian a imprimat 3D 120 de statui în mărime naturală ale femeilor lideri în domeniul STEM
În 2022, Instituția Smithsonian din Washington, DC a deschis o expoziție în onoarea femeilor de știință, inclusiv 120 de statui în mărime naturală imprimate 3D. Denumită „IfThenSheCan – The Exhibit”, este cea mai mare colecție vreodată de statui feminine, fiecare dintre acestea fiind tipărită folosind tehnologia FDM.
case și elemente arhitecturale
Când vine vorba de proiecte de imprimare 3D la scară largă, desigur că proiectele de locuințe sunt indispensabile. În timp ce puține clădiri sunt imprimate exclusiv 3D (care necesită sau încorporează adesea suporturi structurale, cum ar fi armături din oțel sau structuri tradiționale din lemn), imprimarea 3D poate servi datorită vitezei, economiilor de forță de muncă și durabilității structurale. Pentru casa si hotel. Piața globală de imprimare 3D pentru construcții este de așteptat să crească cu aproape 20% în următorii cinci ani.
●Clădirea cu două etaje din imaginea de mai jos a fost finalizată în comun de companiile de proiectare arhitecturală și inginerie Hannah și Cive și Peri 3D Construction, care au furnizat imprimante 3D. Casa de 4,000-picior pătrați a fost vândută unui ofertant anonim și va dura în total doi ani pentru a fi finalizată. Imprimanta portal Cobod Bod2 de la Peri, imprimanta lider în arhitectura de imprimare 3D, este folosită pentru a extruda amestecuri specializate de beton pentru a crea case scărilor și alte structuri funcționale, iar în acest proiect au fost imprimate un total de 330 de ore.
imagine
△Prima casă cu două etaje imprimată complet 3D din Statele Unite este situată în Houston
●Pe lângă construcția de clădiri, imprimantele 3D sunt utilizate pe scară largă pentru elemente arhitecturale, inclusiv fațade și caracteristici istorice pentru restaurare și pentru design interior, inclusiv pereți, afișaje și separatoare de încăperi. Există chiar și podele imprimate 3D, poduri imprimate 3D și recife de corali artificiale imprimate 3D. Materialele asemănătoare betonului nu sunt singura opțiune în construcție, polimerii joacă și ei un rol. Branch Technology este specializată în imprimarea 3D la scară largă, folosind extrudere polimerice robotizate, creând totul, de la sculpturi la habitate spațiale. Sistemul său inovator de panouri de clădire numit BranchClad deschide noi oportunități pentru fațadele clădirilor. Priviți doar suprafața lunară instalată pe partea operațională a noii tabere spațiale a US Space and Rocket Center (mai jos). Create folosind scanări digitale ale lunii, fațadele prezintă o fidelitate uimitoare față de suprafața lunară. Modelul pozitiv al modelului lunar a fost imprimat 3D și apoi pictat cu un material stuc.
imagine
△Noul perete lunar imprimat 3D al Branch Technology este instalat pe partea noii operațiuni de tabără spațială a US Space and Rocket Center
Piese industriale și metalice
imagine
△Imprimanta 3D metal Stargate de la Relativity Space
●Producătorul de rachete Relativity Space susține că racheta sa imprimată 3D Terran 1 este cea mai mare structură imprimată 3D vreodată, are 35,2 metri înălțime și 2,3 metri în diametru. Racheta de generație următoare a companiei, Terran R, este la fel de mare. Ambele sunt imprimate 3D pe metal patentat folosind imprimanta 3D Stargate a companiei, folosind tehnologia de depunere a energiei direcționate prin robot. Relativity Space a spus că capacitatea rachetei de a rezista la stresul lansării a fost un câștig uriaș, demonstrând integritatea structurală a metodei sale de printare 3D din metal.
imagine
△Regina Maxima a Țărilor de Jos a deschis oficial podul de printare 3D din metal MX3D.
●Podul metalic peste canalul Amsterdam proiectat de laboratorul lui Joris Laarman a fost imprimat de MX3D folosind tehnologia de fabricație aditivă cu arc robotizat. „Podul inteligent” din oțel inoxidabil de 12-metri lungime include o rețea de senzori încorporați pentru a ajuta cercetătorii din Amsterdam să studieze rolul sistemelor IoT în mediul construit. Dezvoltată folosind tehnici de proiectare generativă și optimizare a topologiei, structura este extrem de ușoară. Podul MX3D prezintă, de asemenea, aplicarea imprimării 3D din metal în artă și sculptură.
●Mai jos este o altă lucrare de imprimare MX3D instalată de artiștii Mariagrazia Abbaldo și Paolo Albertelli în Torino, Grădina Regală a Italiei. Supranumită „Pasajul Balenei”, sculptura de 880 kg prezintă aripioarele unei balene care trece de la sol. Toate modelele realizate în cadrul acestui proiect au fost printate 3D.
imagine
△ „Whale Pass” a fost proiectat de Mariagrazia Abbaldo și Paolo Albertelli și imprimat 3D de MX3D
●Imprimarea 3D cu metale mari poate fi utilizată în multe industrii, companiile din industria navală, petrolieră și gaze și echipamente grele de construcții capabile să producă piese mari mai rapid, adesea la fața locului. De exemplu, elicea marine de mai jos a fost imprimată 3D folosind tehnologia WAAM pentru a produce o formă aproape de net, care a fost apoi prelucrată la toleranțe mai strânse. În acest caz, WAAM înlocuiește forjarea și se poate face mai aproape de unde este nevoie, folosind mai puțină materie primă.
imagine
△Această elice marină este unul dintre primele exemple de aplicare industrială a tehnologiei WAAM
●Imprimarea 3D a metalului poate reduce și greutatea pieselor, deoarece imprimarea 3D poate produce forme care nu pot fi obținute prin forjare sau turnare. Partea trenului de aterizare a aeronavei (mai jos), care măsoară 455 x 295 x 805 mm, este prima piesă imprimată 3D prin fuziune cu strat de pulbere laser din lume, potrivit producătorului de imprimante SLM Solutions. Nu numai că piesa este cu 15% mai ușoară decât piesele forjate tradiționale, dar tehnologia reduce și timpul de livrare. Deoarece componenta face parte dintr-un sistem care transferă sarcinile de la roți la structura aeronavei, este realizată din titan pentru rezistență. Alegerea materialelor conferă piesei proprietăți mecanice puternice, fiind în același timp rezistentă la coroziune fără a fi nevoie de o acoperire, imprimată cu o imprimantă SLM 800 3D cu patru lasere. „Fabricația aditivă ajută la economisirea de timp în faza de calificare și certificare prin livrarea rapidă a pieselor pentru testare. Suntem capabili să producem componente majore în câteva zile, Utilizarea procesului de forjare durează câteva luni.”
imagine
△Piesele trenului de aterizare frontal imprimate 3D pentru avioane private
Imprimarea 3D a matrițelor mari pentru turnarea pieselor metalice este o aplicație importantă a imprimării 3D la scară largă. Pentru piesele industriale metalice care trebuie turnate, etapa de realizare a matriței este laborioasă și necesită timp. Cu imprimantele 3D cu nisip, producătorii pot imprima 3D piese turnate cu nisip și matrițe direct, fără a fi nevoie de modele la scară largă. VX4000 de la Voxlejet este cea mai mare imprimantă 3D de turnare în nisip din lume și folosește tehnologia de jet de liant pentru a produce nu numai matrițe uriașe, ci și mii de ele într-un singur proces de imprimare.
imagine
△Imprimanta Voxlejet VX4000 (Sursa: Voxeljet)
mobila si vehicule
imagine
△Un scaun fabricat dintr-o singură bucată folosind o imprimantă 3D WASP.
●De asemenea, designerii de interior aleg treptat imprimarea 3D în format mare pentru a realiza modele complexe și utilizarea materialelor unice. Polimerii, în special materialele plastice reciclate, sunt cele mai frecvent utilizate materiale pentru mobilierul imprimat 3D, dar pot fi folosite și betonul și metalul. Acest birou de școală de dimensiunea unui copil din Gambia (mai jos) este un exemplu de imprimare 3D care se adresează unei nevoi practice. Ușor și durabil, acest design poate fi produs din plastic reciclat, rezolvând și problema deșeurilor de plastic. Modelul a fost tipărit pe o imprimantă 3D Magnum la The Industry Sweden în plastic PETG, folosit în mod obișnuit în sticlele de băuturi.
imagine
△ Birouri prototip pentru a testa conceptul de mobilier școlar imprimat 3D în Gambia, posibil folosind plastic reciclat
●Există nenumărate exemple de scaune și mese frumoase imprimate 3D, inclusiv colecția minunată de măsuțe de cafea de la NYXO Visionary Design (mai jos), realizate din PLA spumat ușor imprimat pe o imprimantă 3D Colossus XS.
imagine
△Seria de mese de sculptură Primavera a fost proiectată de firma de arhitectură și design de produse din Dubai NYXO Visionary Design și tipărită folosind PLA ColorFabb pe o imprimantă Colossus XS (Sursa: Colossus)
A intrat în Cartea Recordurilor Guinness, atât ca cea mai mare barcă imprimată 3D, cât și ca cel mai mare obiect tipărit fizic 3D până în prezent, este barca imprimată 3D din imaginea de mai jos, care are 7,72 metri lungime. Barca a fost tipărită în 2019 de Centrul pentru Structuri Avansate și Compozite de la Universitatea din Maine. Este fabricat din plastic și celuloză din lemn. Imprimarea 3D a durat doar 72 de ore și cântărește 2,2 tone.
imagine
△O barcă în mărime naturală imprimată complet 3D, produsă de Universitatea din Maine
●Producătorii de biciclete au ales și tehnologia de imprimare 3D pentru a rezolva problemele de sudare din lanțul lor de producție. Un cadru imprimat 3D dintr-o bucată nu numai că economisește timp, ci oferă noi grade de libertate de proiectare, nelimitate de îmbinările structurale. Producătorul de biciclete a produs modele din compozite de titan, oțel și fibră de carbon. Bicicleta electrică cu cadru de oțel de mai jos de la Urwahn a fost produsă în serie folosind imprimarea 3D din metal pentru a obține un echilibru între formă, funcție, construcție ușoară și materiale. Elasticele speciale din spate suspendă roțile din spate și generează un nou tip de confort de rulare, în timp ce cadrul de oțel integrează motorul și bateria, spune compania.
imagine
△Bicicletă electrică cu cadru de oțel imprimat 3D Urwahn
Sfaturi de proiectare și software pentru tipărituri mari
imagine
△Statuia imprimată 3D de la 30-picior înălțime este asamblată din 365 de părți individuale imprimate 3D, iar fiecare parte durează 28 de ore pentru a se imprima pe 55 3imprimante D
Imprimarea 3D dintr-o singură bucată este adesea ideală deoarece elimină munca de asamblare, accelerează producția și îmbunătățește integritatea structurală, deoarece nu există cusături sau suprafețe. Cu toate acestea, dacă obiectul imprimat este atât de mare încât trebuie să-l împărțiți în mai multe părți, cum împărțiți modelul în printuri 3D?
●Pentru a finaliza imprimarea 3D mare, puteți împărți modelul direct în software-ul CAD (cum ar fi Fusion360 sau Solid Works), care are avantajul de a vă permite să proiectați niște ajutoare de asamblare și aliniere, cum ar fi cuie, denivelări și caneluri, buze, sau găuri și fante;
●Dacă urmați doar să lipiți obiecte mari împreună sau să folosiți șuruburi (doar pentru materiale mai rezistente, cum ar fi nailonul umplut cu fibră de carbon), puteți lăsa operația de despicare pe o unealtă de tăiat, cum ar fi Cura. Segmentarea este rapidă și automatizată folosind instrumentele de plasă Cura;
● Când segmentați manual modelul digital, evitați să treceți direct prin zonele de detalii sau zonele de sprijin. evitați scindarea în cel mai slab punct al designului,
Și anume acele zone care sunt mult mai subțiri decât restul modelului.
Top Imprimantă 3D de dimensiuni mari
imagine
△Imprimantă 3D metal GEFERTEC Arc60x WAAM (Sursa: Gefertec)
Dacă doriți să utilizați o imprimantă 3D pentru a crea piese, cum ar fi piese mari din plastic, elemente de recuzită și semne, puteți utiliza imprimante 3D cu filament de format mare, care sunt în esență aceleași cu imprimantele cu filament desktop. Unele imprimante pot imprima cu materiale durabile de calitate inginerească.
Dacă doriți să deveniți mai mari decât cele mai mari imprimante FDM (plus 1.600 x 1.200 x 1.300), veți avea nevoie de o imprimantă 3D cu braț robotizat, un braț robotizat cu un cap de extruder atașat la capăt. Ele pot fi amplasate pe șine sau pe un portal deasupra capului, astfel încât, teoretic, este posibil să se imprime la dimensiunea șinelor disponibile. Recordul mondial Guinness pentru cea mai mare imprimantă 3D este un ansamblu de cap de extrudare tip portal de la Universitatea din Maine, care poate atinge 30,000 x 6.700 x 3,000 mm. Cu toate acestea, această imprimantă nu este de vânzare. Un alt avantaj al imprimantelor cu braț robotizat este că acestea imprimă adesea folosind polimeri într-o formă mai economică de peleți
Imprimările 3D din rășină nu pot fi, în general, mai mari de 1,000mm, cu câteva excepții, cum ar fi Kings 1700 Pro și 3D Systems ProX 950, din cauza timpilor de imprimare extrem de lungi. Rășina durează de obicei mai mult decât FDM.
imagine
△Imprimanta 3D din beton de dimensiuni medii excelează în aplicațiile de artă de format mare
Imprimantele 3D de beton sunt o piață în plină expansiune, nu doar pentru construcția de case, ci și pentru orice tip de cofraj de beton, mobilier, construcții și chiar ghivece și sculpturi. Imprimarea 3D a pieselor metalice foarte mari este adesea realizată cu o tehnică de imprimare 3D cu depunere de energie direcționată, cum ar fi fabricarea aditivă cu arc electric (WAAM). Aceste metode folosesc un cap de imprimare 3D montat pe un braț robot, care are o rază largă și este limitat doar de dimensiunea brațului.
