3D ispis velikih razmjera uključuje različite tehnologije i materijale, a primijenjen je na mnogim područjima. Zapravo, definicija "velikog" je relativna i ne postoji fiksni standard. Općenito govoreći, kuće, brodovi i veliki namještaj veliki su predmeti. 3D ispis velikih razmjera postupno je postao glavni tok na tržištu jer proizvođači, umjetnici i tvrtke odabiru 3D ispis kako bi zadovoljili svoje potrebe za proizvodima velikih razmjera. Programeri korak po korak probijaju veličinu 3D pisača, probijaju tehničke granice i ispisuju sve više i veće proizvode. Dakle, koja su područja primjene 3D ispisa velikih razmjera? Što je s velikim 3D pisačima?
Veličina proizvoda često ovisi o tehnologiji i materijalima, a potrebno je pronaći ravnotežu između preciznosti i veličine, što odabir pravog 3D printera čini ključnim čimbenikom uspjeha. Softver također igra važnu ulogu u stvaranju velikih proizvoda, budući da je najbolji način za ispis velikih objekata često njihov ispis u komadima i njihovo sastavljanje. 3D tiskani proizvodi velikih razmjera uključuju, ali nisu ograničeni na sljedeće stavke:
●Zasloni, rekviziti i natpisi
● Kuće i arhitektonski elementi
●Industrijski i metalni dijelovi
●Namještaj i vozila
△Centar za bioraznolikost Naturalis u Nizozemskoj ima vlastiti laboratorij za 3D ispis i koristio je dva 3D pisača Builder Extreme 1500 Pro za izradu replike Tyrannosaurus rexa
●Muzej dinosaura bez Tyrannosaurusa rexa sigurno nije pravi muzej! Na temelju 3D skeniranja stvarnog fosila T. rexa, Japanski muzej dinosaura 3D je ispisao 12-metar dugu, 5-metar visoku repliku kao veliki dio ispisan pomoću dva Builder Extreme velika 3D pisači koji koriste PLA plastičnu nit.
●Kustosi muzeja, dizajneri filmskih scenografija i rekvizita, zabavni parkovi, proizvođači izložbenih prostora za konferencije i Svjetske izložbe, itd. također biraju 3D pisače velikog formata kako bi ubrzali proizvodnju. Uz prednosti u brzini i cijeni, softver za računalno potpomognuto projektiranje (CAD) također igra važnu ulogu. Sjajan učinak, više nije potrebna nikakva umjetna skulptura ili sekundarna kreacija. Dodatno, dostupan je veliki izbor materijala, od ultra lagane pjene do izuzetno izdržljivog najlona punjenog karbonskim vlaknima.
△Umjetnik prekriva gips preko 17-metara visoke 3D ispisane replike Michelangelovog Davida rekreirane za Expo 2020 Dubai
●Ovaj 17-metar visok Michelangelov 3D printani David prikazan je na Expo 2020 u Dubaiju za promicanje turizma u Firenci. Nemoguće je da dovoljno velik polimerni 3D printer proizvede jednu repliku s ultra finim detaljima, pa je podijeljen na 14 dijelova za ispis i zatim ručno sastavljen, s mramoriranom vanjštinom ručno oslikanom. Unutar 3D ispisanog Davida nalazi se mrežasta struktura koja pomaže održati njegovu težinu na samo 550 kg, a opet ima dovoljno snage za pravilno pakiranje i otpremu.
△Njemački Styles Werbetechnik koristi Tractus3D velike FDM pisače za proizvodnju osvijetljenih znakovnih slova brže od tradicionalnih metoda
●Styles Werbetechnik, njemačka tvrtka za proizvodnju natpisa, odabrala je tehnologiju 3D ispisa velikih razmjera za proizvodnju vanjskih znakova. Ne samo da je tvrtka željela ubrzati proizvodnju, već je željela i izradu slova raditi unutar kuće, umjesto da se oslanja na standardne dizajne slova inozemnih proizvođača. Tvrtka kaže da upotreba polimernog FDM ispisa nudi neograničene mogućnosti dizajna za izradu konturiranih slova. Na primjer, dubina slova za osvijetljene natpise ograničena je na minimalno 60 mm u tradicionalnim metodama, ali se može smanjiti na 30 mm u 3D ispisu. Također mogu raditi navečer i vikendom, ubrzavajući vrijeme proizvodnje budući da 3D pisači ne moraju biti prisutni tijekom procesa.
△Muzej Smithsonian 3D ispisao je 120 statua žena vođica u STEM polju u prirodnoj veličini
Godine 2022. Smithsonian Institution u Washingtonu, DC otvorio je izložbu u čast znanstvenica, uključujući 120 statua ispisanih 3D printanjem u prirodnoj veličini. Nazvana "IfThenSheCan – The Exhibit", to je najveća kolekcija ženskih kipova ikada, od kojih je svaki tiskan pomoću FDM tehnologije.
kuće i arhitektonski elementi
Kada je riječ o velikim projektima 3D printanja, naravno da su stambeni projekti neizostavni. Iako je nekoliko zgrada isključivo 3D tiskano (koje često zahtijevaju ili uključuju strukturne potpore kao što su čelična armatura ili tradicionalne drvene konstrukcije), 3D ispis može poslužiti zbog svoje brzine, uštede rada i izdržljivosti konstrukcije. Za dom i hotel. Očekuje se da će globalno tržište građevinskog 3D ispisa porasti za gotovo 20 posto u sljedećih pet godina.
●Dvokatnu zgradu na donjoj slici zajednički su dovršile tvrtke za arhitektonsko projektiranje i inženjering Hannah i Cive te Peri 3D Construction, koje su osigurale 3D pisače. Kuća od 4000-kvadratna metra prodana je anonimnom ponuditelju i trebat će ukupno dvije godine da se dovrši. Perijev Cobod Bod2 portalni printer, vodeći printer u arhitekturi 3D ispisa, koristi se za ekstruziju specijaliziranih betonskih mješavina za izradu stubišta i drugih funkcionalnih struktura, a na ovom projektu ispisano je ukupno 330 sati.
slika
△Prva potpuno 3D tiskana dvokatnica u Sjedinjenim Državama nalazi se u Houstonu
●Osim za izgradnju zgrada, 3D pisači naširoko se koriste za arhitektonske elemente, uključujući fasade i povijesne značajke za restauraciju, te za dizajn interijera, uključujući zidove, zaslone i pregrade za prostorije. Postoje čak i 3D tiskani podovi, 3D tiskani mostovi i 3D printani umjetni koraljni grebeni. Materijali slični betonu nisu jedina opcija u gradnji, polimeri također igraju ulogu. Branch Technology specijalizirana je za 3D ispis velikih razmjera pomoću robotskih polimernih ekstrudera, stvarajući sve, od skulptura do svemirskih staništa. Njegov inovativni sustav građevinskih ploča nazvan BranchClad otvara nove mogućnosti za fasade zgrada. Samo pogledajte lunarnu površinu instaliranu na operativnoj strani novog svemirskog kampa US Space and Rocket Center (ispod). Stvorene digitalnim skeniranjem Mjeseca, fasade pokazuju zapanjujuću vjernost površini Mjeseca. Pozitivni kalup mjesečevog uzorka isprintan je 3D i zatim obojan štukaturom.
slika
△Novi 3D tiskani mjesečev zid tvrtke Branch Technology postavljen je sa strane nove operacije svemirskog kampa američkog svemirskog i raketnog centra
Industrijski i metalni dijelovi
slika
△ Metalni 3D printer Zvjezdana vrata tvrtke Relativity Space
●Proizvođač raketa Relativity Space tvrdi da je njegova 3D tiskana raketa Terran 1 najveća pojedinačna 3D tiskana struktura ikada, visoka je 35,2 metra i promjera 2,3 metra. Tvrtkova raketa sljedeće generacije, Terran R, jednako je velika. Oba su 3D ispisana na zaštićenom metalu pomoću tvrtke Stargate 3D pisača, koristeći tehnologiju robotiziranog taloženja energije. Relativity Space je rekao da je sposobnost rakete da izdrži stres lansiranja velika pobjeda, demonstrirajući strukturalni integritet njezine metode 3D ispisa metala.
slika
△Kraljica Maxima iz Nizozemske službeno je otvorila MX3D metalni most za 3D ispis.
●Metalni most preko Amsterdamskog kanala koji je dizajnirao laboratorij Jorisa Laarmana ispisao je MX3D koristeći tehnologiju aditivne proizvodnje s robotskim lukom. 12-metarski "pametni most" od nehrđajućeg čelika uključuje ugrađenu senzorsku mrežu koja pomaže amsterdamskim istraživačima u proučavanju uloge IoT sustava u izgrađenom okruženju. Razvijena korištenjem tehnika generativnog dizajna i optimizacije topologije, struktura je iznimno lagana. MX3D most također prikazuje primjenu metalnog 3D printanja u umjetnosti i kiparstvu.
●Ispod je još jedno MX3D ispisno djelo koje su postavili umjetnici Mariagrazia Abbaldo i Paolo Albertelli u Torinu, talijanskom Kraljevskom vrtu. Nazvana "Prolaz kitova", skulptura teška 880 kg prikazuje peraje kita kako prolazi s tla. Svi modeli napravljeni tijekom ovog projekta su 3D printani.
slika
△"Whale Pass" dizajnirali su Mariagrazia Abbaldo i Paolo Albertelli, a 3D ispisao MX3D
●Veliki metalni 3D ispis može se koristiti u mnogim industrijama, s tvrtkama u industriji pomorstva, nafte i plina i teške građevinske opreme koje mogu brže proizvesti velike dijelove, često na licu mjesta. Na primjer, brodski propeler ispod je 3D ispisan pomoću WAAM tehnologije kako bi se proizveo gotovo neto oblik, koji je zatim strojno obrađen prema strožim tolerancijama. U ovom slučaju WAAM zamjenjuje kovanje i može se raditi bliže mjestu gdje je potrebno, koristeći manje sirovina.
slika
△Ovaj brodski propeler jedan je od prvih primjera industrijske primjene WAAM tehnologije
●3D ispis metala također može smanjiti težinu dijelova, jer 3D ispis može proizvesti oblike koji se ne mogu postići kovanjem ili lijevanjem. Dio stajnog trapa zrakoplova (ispod), dimenzija 455 x 295 x 805 mm, prvi je dio na svijetu 3D ispisan laserskim prahom, prema proizvođaču pisača SLM Solutions. Ne samo da je dio 15 posto lakši od tradicionalnih kovanih dijelova, već tehnologija također smanjuje vrijeme obrade. Budući da je komponenta dio sustava koji prenosi opterećenje s kotača na strukturu zrakoplova, izrađena je od titana radi čvrstoće. Odabir materijala daje dijelu jaka mehanička svojstva dok je otporan na koroziju bez potrebe za premazom, ispisan pomoću četverolaserskog SLM 800 3D pisača. "Aditivna proizvodnja pomaže uštedjeti vrijeme u fazi kvalifikacije i certificiranja brzom isporukom dijelova za testiranje. U mogućnosti smo proizvesti glavne komponente unutar nekoliko dana, Korištenje procesa kovanja traje nekoliko mjeseci."
slika
△3D tiskani dijelovi prednjeg stajnog trapa za privatne zrakoplove
3D ispis velikih kalupa za lijevanje metalnih dijelova važna je primjena 3D ispisa velikih razmjera. Za metalne industrijske dijelove koji se moraju lijevati, korak izrade kalupa je naporan i dugotrajan. Uz 3D pisače od pijeska, proizvođači mogu izravno 3D ispisivati odljevke i kalupe od pijeska bez potrebe za modelima u punoj veličini. Voxlejetov VX4000 najveći je svjetski 3D printer za lijevanje u pijesak, a koristi tehnologiju mlaznog veziva za proizvodnju ne samo golemih kalupa, već i tisuće njih u jednom procesu ispisa.
slika
△Voxlejet VX4000 printer (Izvor: Voxeljet)
namještaja i vozila
slika
△Stolica proizvedena u jednom komadu pomoću WASP 3D printera.
● Dizajneri interijera također postupno odabiru 3D ispis velikog formata za realizaciju složenih dizajna i korištenje jedinstvenih materijala. Polimeri, posebice reciklirana plastika, najčešće su korišteni materijali za 3D printanje namještaja, no mogu se koristiti i beton i metal. Ova školska klupa veličine djeteta u Gambiji (ispod) primjer je 3D ispisa koji se bavi praktičnim potrebama. Lagan i izdržljiv, ovaj dizajn može se proizvesti od reciklirane plastike, čime se također rješava problem plastičnog otpada. Model je tiskan na Magnum 3D printeru u The Industry Sweden u PETG plastici, koja se obično koristi u bocama za piće.
slika
△ Prototip stolova za testiranje 3D tiskanog koncepta školskog namještaja u Gambiji, uz moguću upotrebu reciklirane plastike
●Postoje bezbrojni primjeri prekrasnih 3D tiskanih stolica i stolova, uključujući ljupku kolekciju stolića za kavu NYXO Visionary Design (ispod) izrađenih od laganog pjenastog PLA tiskanog na Colossus XS 3D pisaču.
slika
△Seriju stolova za skulpture Primavera dizajnirala je tvrtka za arhitekturu i dizajn proizvoda NYXO Visionary Design sa sjedištem u Dubaiju i tiskana pomoću ColorFabb PLA na pisaču Colossus XS (izvor: Colossus)
Ulazak u Guinnessovu knjigu svjetskih rekorda kao najveći 3D tiskani brod i najveći fizički 3D printani objekt do danas je 3D printani brod na slici ispod, koji je dug 7,72 metra. Čamac je 2019. tiskao Centar za napredne strukture i kompozite na Sveučilištu Maine. Izrađen je od plastike i drvne celuloze. Za 3D ispis je bilo potrebno samo 72 sata, a težak je 2,2 tone.
slika
△Potpuno 3D isprintan brod u prirodnoj veličini koji je proizvelo Sveučilište Maine
● Proizvođači bicikala također su odabrali tehnologiju 3D ispisa za rješavanje problema zavarivanja u svom proizvodnom lancu. Jednodijelni 3D tiskani okvir ne samo da štedi vrijeme, već omogućuje nove stupnjeve slobode dizajna koji nisu ograničeni strukturalnim spojevima. Proizvođač bicikala proizveo je modele od titana, čelika i kompozita od karbonskih vlakana. E-bicikl s čeličnim okvirom ispod iz Urwahna masovno je proizveden korištenjem metalnog 3D ispisa kako bi se postigla ravnoteža oblika, funkcije, lagane konstrukcije i materijala. Posebne gume na stražnjem dijelu vješaju stražnje kotače i stvaraju novu vrstu udobnosti vožnje, dok čelični okvir integrira motor i bateriju, kažu u tvrtki.
slika
△Urwahnov 3D tiskani električni bicikl s čeličnim okvirom
Savjeti za dizajn i softver za velike ispise
slika
△ 30-stopa visoka 3D tiskana statua sastavljena je od 365 pojedinačnih 3D tiskanih dijelova, a svakom dijelu potrebno je 28 sati da se ispiše na 55 3D pisačima
Jednodijelni 3D ispis često je idealan jer eliminira rad na montaži, ubrzava proizvodnju i poboljšava strukturalni integritet jer nema šavova ili površina. Međutim, ako je ispisani objekt toliko velik da ga morate podijeliti na više dijelova, kako podijeliti model na 3D ispise?
●Da biste dovršili veliki 3D ispis, možete podijeliti model izravno u CAD softveru (kao što je Fusion360 ili Solid Works), čija je prednost što vam omogućuje dizajn nekih pomagala za sklapanje i poravnavanje, kao što su čavli, izbočine i utori, usne, ili rupe i proreze;
●Ako samo namjeravate lijepiti velike predmete ili koristiti vijke (samo za jače materijale kao što je najlon punjen karbonskim vlaknima), možete prepustiti operaciju cijepanja alatu za rezanje kao što je Cura. Segmentacija je brza i automatizirana pomoću Cura mrežnih alata;
● Kada ručno segmentirate digitalni model, izbjegavajte prolazak izravno kroz područja detalja ili područja podrške. izbjegavajte cijepanje na najslabijoj točki dizajna,
Naime ona područja koja su mnogo tanja od ostatka modela.
Vrhunski 3D pisač velike veličine
slika
△GEFERTEC Arc60x WAAM metalni 3D pisač (Izvor: Gefertec)
Ako želite koristiti 3D printer za izradu dijelova kao što su veliki plastični dijelovi, rekviziti i znakovi, možete koristiti 3D pisače velikog formata s filamentom, koji su u biti isti kao stolni pisači s filamentom. Neki pisači mogu ispisivati s izdržljivim materijalima tehničke kvalitete.
Ako želite biti veći od najvećih FDM pisača (plus 1600 x 1200 x 1300), trebat će vam 3D printer s robotskom rukom, robotskom rukom s glavom ekstrudera pričvršćenom na kraju. Mogu se postaviti na tračnice ili nadzemni portal, tako da je u teoriji moguće ispisati na veličinu dostupnih tračnica. Guinnessov svjetski rekord za najveći 3D printer sklop je portalne ekstruzijske glave na Sveučilištu Maine, koji može doseći 30,000 x 6,700 x 3,000 mm. Međutim, ovaj pisač nije na prodaju. Još jedna prednost pisača s robotskom rukom je ta što često ispisuju pomoću polimera u ekonomičnijem obliku peleta
3D ispisi na smoli općenito ne mogu biti veći od 1,000mm, uz nekoliko iznimaka kao što su Kings 1700 Pro i 3D Systems ProX 950 zbog iznimno dugog vremena ispisa. Smola obično traje dulje nego FDM.
slika
△Betonski 3D printer srednje veličine ističe se u umjetničkim primjenama velikog formata
3D pisači za beton rastuće su tržište, ne samo za gradnju kuća, već i za sve vrste betonskih oplata, namještaja, konstrukcija, pa čak i posuda za biljke i skulptura. 3D ispis vrlo velikih metalnih dijelova često se postiže tehnikom 3D ispisa usmjerenog taloženja energije kao što je aditivna proizvodnja električnim lukom (WAAM). Ove metode koriste glavu za 3D ispis postavljenu na robotsku ruku, koja ima širok doseg i ograničena je samo veličinom ruke.
