3D štampa velikih razmjera uključuje različite tehnologije i materijale i primjenjuje se u mnogim poljima. Zapravo, definicija "velikog" je relativna i ne postoji fiksni standard. Uopšteno govoreći, kuće, čamci i veliki namještaj su sve velike stvari. 3D štampa velikih razmera postepeno je postala glavna na tržištu jer proizvođači, umetnici i kompanije biraju 3D štampanje kako bi zadovoljili svoje potrebe za velikim proizvodima. Programeri korak po korak probijaju veličinu 3D štampača, probijaju tehničke granice i štampaju sve veće proizvode. Dakle, koja su područja primjene 3D štampanja velikih razmjera? Šta je sa velikim 3D štampačima?
Veličina proizvoda često ovisi o tehnologiji i materijalima, a potrebno je pronaći balans između preciznosti i veličine, zbog čega je odabir pravog 3D printera ključni faktor uspjeha. Softver također igra važnu ulogu u kreiranju velikih proizvoda, jer je najbolji način za štampanje velikih objekata često njihovo štampanje u komadima i njihovo sklapanje. 3D štampani proizvodi velikih razmera uključuju, ali nisu ograničeni na sledeće stavke:
●Display, rekviziti i natpisi
● Kuće i arhitektonski elementi
●Industrijski i metalni dijelovi
●Namještaj i vozila
△Centar za biodiverzitet Naturalis u Holandiji ima svoju laboratoriju za 3D štampanje i koristio je dva Builder Extreme 1500 Pro 3D štampača za izradu replike Tyrannosaurusa rexa
●Muzej dinosaurusa bez Tyrannosaurusa rexa sigurno nije pravi muzej! Na osnovu 3D skeniranja stvarnog fosila T. rexa, Japanski muzej dinosaura 3D je odštampao 12-metar dugu, 5-metar visoku repliku kao veliki dio odštampan koristeći dva Builder Extreme velikih razmjera 3D štampači koji koriste PLA plastičnu nit.
●Kustosi muzeja, dizajneri filmskih scenografija i rekvizita, zabavni parkovi, proizvođači ekrana za konferencije i Svjetske izložbe itd. također biraju 3D štampače velikog formata kako bi ubrzali proizvodnju. Pored prednosti u pogledu brzine i troškova, softver za kompjuterski potpomognuto projektovanje (CAD) takođe igra ulogu Veliki efekat, više nije potrebna nikakva veštačka skulptura ili sekundarna kreacija. Osim toga, dostupan je veliki izbor materijala, od ultra lagane pjene do izuzetno izdržljivog najlona ispunjenog karbonskim vlaknima.
△Umjetnik prekriva gips preko 17-stope visoke 3D štampane replike Mikelanđelovog Davida rekreirane za Expo 2020 Dubai
●Ovaj 17-metar visok 3D štampan Mikelanđelov David predstavljen je na Expo 2020 Dubaiju radi promocije turizma u Firenci. Nemoguće je da dovoljno veliki polimerni 3D štampač proizvede jednu repliku sa ultra finim detaljima, pa je podeljen na 14 delova za štampanje, a zatim sastavljen ručno, sa mramornom spoljašnjošću ručno oslikanom. Unutar 3D odštampanog Davida nalazi se mrežasta struktura koja pomaže u održavanju težine na samo 550 kg, ali ima snagu da se pravilno spakuje i otpremi.
△Njemački Styles Werbetechnik koristi Tractus3D velike FDM štampače za proizvodnju svjetlećih znakovnih slova brže od tradicionalnih metoda
●Styles Werbetechnik, njemačka kompanija za proizvodnju znakova, odabrala je veliku tehnologiju 3D štampe za proizvodnju vanjskih znakova. Ne samo da je kompanija željela ubrzati proizvodnju, već je željela i izradu pisama u kući, umjesto da se oslanja na standardne dizajne pisama stranih proizvođača. Kompanija kaže da korišćenje polimerne FDM štampe nudi neograničene mogućnosti dizajna za proizvodnju konturnih slova. Na primjer, dubina slova za osvijetljene natpise je ograničena na minimalno 60 mm u tradicionalnim metodama, ali se može smanjiti na 30 mm u 3D štampanju. Oni takođe mogu da rade uveče i vikendom, ubrzavajući vreme proizvodnje jer 3D štampači ne moraju da se brinu tokom procesa.
△Muzej Smithsonian 3D je odštampao 120 statua žena vođa u STEM polju u prirodnoj veličini
Godine 2022. Smithsonian Institution u Washingtonu, DC otvorio je izložbu u čast naučnica, uključujući 120 3D štampanih statua u prirodnoj veličini. Nazvana "IfThenSheCan - The Exhibit", to je najveća kolekcija ženskih kipova ikada, od kojih je svaka štampana FDM tehnologijom.
kuće i arhitektonski elementi
Kada je riječ o velikim projektima 3D printanja, naravno, stambeni projekti su nezamjenjivi. Iako je nekoliko zgrada isključivo 3D štampano (često zahtijevaju ili uključuju strukturalne potpore kao što su čelična armatura ili tradicionalne drvene konstrukcije), 3D štampa može poslužiti zbog svoje brzine, uštede radne snage i trajnosti konstrukcije. Za dom i hotel. Očekuje se da će globalno tržište 3D štampanja u građevinarstvu porasti za skoro 20 posto u narednih pet godina.
●Dvospratnu zgradu na slici ispod zajednički su završile arhitektonske i inženjerske kompanije Hannah i Cive i Peri 3D Construction, koje su obezbedile 3D štampače. Kuća od 4,000-kvadratna metra prodana je anonimnom ponuđaču i biće potrebno dvije godine da se završi. Portalni štampač Peri Cobod Bod2, vodeći štampač u arhitekturi 3D štampanja, koristi se za ekstrudiranje specijalizovanih betonskih mešavina za kreiranje stepeništa i drugih funkcionalnih struktura, a na ovom projektu je štampano ukupno 330 sati.
slika
△Prva potpuno 3D štampana dvospratna kuća u Sjedinjenim Državama nalazi se u Hjustonu
●Pored izgradnje zgrada, 3D štampači se široko koriste za arhitektonske elemente, uključujući fasade i istorijske karakteristike za restauraciju, i za dizajn enterijera, uključujući zidove, displeje i pregrade prostorija. Postoje čak i 3D štampani podovi, 3D štampani mostovi i 3D štampani veštački koralni grebeni. Materijali nalik betonu nisu jedina opcija u građevinarstvu, polimeri također igraju ulogu. Branch Technology je specijalizirana za 3D štampanje velikih razmjera korištenjem robotskih polimernih ekstrudera, stvarajući sve od skulptura do svemirskih staništa. Njegov inovativni sistem građevinskih panela pod nazivom BranchClad otvara nove mogućnosti za fasade zgrada. Pogledajte samo lunarnu površinu instaliranu na operativnoj strani novog svemirskog kampa američkog svemirskog i raketnog centra (ispod). Stvorene digitalnim skeniranjem Mjeseca, fasade pokazuju zadivljujuću vjernost lunarnoj površini. Pozitivni kalup lunarnog uzorka je 3D štampan, a zatim obojen štukaturom.
slika
△Novi 3D štampani mjesečev zid kompanije Branch Technology instaliran je sa strane novog svemirskog kampa američkog svemirskog i raketnog centra
Industrijski i metalni dijelovi
slika
△ Metalni 3D štampač Stargate iz Relativity Spacea
●Proizvođač raketa Relativity Space tvrdi da je njegova 3D štampana raketa Terran 1 najveća pojedinačna 3D štampana struktura ikada, visoka je 35,2 metra i 2,3 metra u prečniku. Nova generacija rakete kompanije, Terran R, jednako je velika. Oba su 3D štampana na zaštićenom metalu koristeći 3D štampač kompanije Stargate, koristeći tehnologiju robotizovanog taloženja energije. Relativity Space je rekao da je sposobnost rakete da izdrži stres prilikom lansiranja bila ogromna pobjeda, demonstrirajući strukturalni integritet njene metalne metode 3D štampanja.
slika
△Kraljica Maxima iz Holandije zvanično je otvorila MX3D metalni most za 3D štampanje.
●Metalni most preko Amsterdamskog kanala koji je dizajnirala laboratorija Jorisa Laarmana štampan je od strane MX3D koristeći tehnologiju robotske aditivne proizvodnje luka. 12-"pametni most" od nehrđajućeg čelika dugačak metar uključuje ugrađenu senzorsku mrežu koja pomaže istraživačima iz Amsterdama da proučavaju ulogu IoT sistema u izgrađenom okruženju. Razvijena korištenjem tehnika generativnog dizajna i optimizacije topologije, struktura je izuzetno lagana. MX3D most također prikazuje primjenu metalne 3D štampe u umjetnosti i skulpturi.
●U nastavku je još jedno MX3D štampanje koje su postavili umjetnici Mariagrazia Abbaldo i Paolo Albertelli u Torinu, italijanskom kraljevskom vrtu. Nazvana "Prolaz kitova", skulptura od 880 kg prikazuje peraje kita koji prolazi sa zemlje. Svi modeli napravljeni tokom ovog projekta su 3D štampani.
slika
△"Whale Pass" dizajnirali su Mariagrazia Abbaldo i Paolo Albertelli, a 3D štampao MX3D
●Veliki metalni 3D štampa može se koristiti u mnogim industrijama, sa kompanijama u pomorstvu, industriji nafte i gasa i industrije teške građevinske opreme koje mogu brže da proizvode velike delove, često na licu mesta. Na primjer, donji brodski propeler je 3D odštampan korištenjem WAAM tehnologije kako bi se proizveo oblik gotovo mreže, koji je zatim strojno obrađen na strože tolerancije. 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 štampanje metala takođe može smanjiti težinu delova, jer 3D štampa može da proizvede oblike koji se ne mogu postići kovanjem ili livenjem. Dio stajnog trapa aviona (ispod), dimenzija 455 x 295 x 805 mm, prvi je na svijetu fuzioni 3D odštampan dio laserskog sloja praha, prema proizvođaču štampača 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 sistema koji prenosi opterećenja sa točkova na konstrukciju aviona, radi čvrstoće je napravljena od titanijuma. Odabir materijala daje dijelu jaka mehanička svojstva, a istovremeno je otporan na koroziju bez potrebe za premazom, štampan pomoću četverostrukog lasera SLM 800 3D štampača. "Aditivna proizvodnja pomaže u uštedi vremena u fazi kvalifikacije i certifikacije brzom isporukom dijelova za testiranje. U mogućnosti smo proizvesti glavne komponente u roku od nekoliko dana, a korištenje procesa kovanja traje nekoliko mjeseci."
slika
△3D štampani dijelovi prednjeg stajnog trapa za privatne avione
3D štampanje velikih kalupa za livenje metalnih delova važna je primena 3D štampanja velikih razmera. Za metalne industrijske dijelove koji se moraju lijevati, korak izrade kalupa je naporan i dugotrajan. Uz pješčane 3D štampače, proizvođači mogu 3D printati odljevke i kalupe od pijeska direktno bez potrebe za modelima u punoj mjeri. Voxlejet-ov VX4000 je najveći svjetski 3D štampač za livenje u pesak i koristi tehnologiju mlaznog mlaznog veziva za proizvodnju ne samo ogromnih kalupa, već i hiljada njih u jednom procesu štampanja.
slika
△Voxlejetov VX4000 štampač (Izvor: Voxeljet)
namještaja i vozila
slika
△Stolica proizvedena u jednom komadu pomoću WASP 3D štampača.
●Dizajneri enterijera takođe postepeno biraju 3D štampu velikog formata za realizaciju složenih dizajna i korišćenje jedinstvenih materijala. Polimeri, posebno reciklirana plastika, najčešće su korišćeni materijali za 3D štampani nameštaj, ali se mogu koristiti i beton i metal. Ova školska klupa veličine djeteta u Gambiji (ispod) primjer je 3D štampe koja odgovara praktičnim potrebama. Lagan i izdržljiv, ovaj dizajn se može proizvesti od reciklirane plastike, čime se također rješava problem plastičnog otpada. Model je štampan na Magnum 3D štampaču u The Industry Sweden od PETG plastike, koja se obično koristi u bocama za piće.
slika
△ Prototip stolova za testiranje koncepta 3D štampanog školskog namještaja u Gambiji, moguće korištenje reciklirane plastike
●Postoji bezbroj primjera prekrasnih 3D štampanih stolica i stolova, uključujući NYXO Visionary Design (ispod) ljupku kolekciju stolova za kafu napravljenih od laganog pjenastog PLA štampanog na Colossus XS 3D štampaču.
slika
△Serija stolova za skulpture Primavera dizajnirana je od strane kompanije za arhitekturu i dizajn proizvoda NYXO Visionary Design iz Dubaija i štampana pomoću ColorFabb PLA na Colossus XS štampaču (Izvor: Colossus)
U Ginisovu knjigu rekorda kao najveći 3D štampani čamac i najveći fizički 3D štampani objekat do sada je 3D štampani čamac na slici ispod, dugačak 7,72 metara. Čamac je štampan 2019. godine od strane Centra za napredne strukture i kompozite na Univerzitetu Maine. Izrađen je od plastike i drvene celuloze. Za 3D štampanje bilo je potrebno samo 72 sata, a težak je 2,2 tone.
slika
△U potpunosti 3D odštampan čamac u prirodnoj veličini proizveden na Univerzitetu Maine
●Proizvođači bicikala su takođe odabrali tehnologiju 3D štampanja za rešavanje problema zavarivanja u svom proizvodnom lancu. Jednodijelni 3D štampani okvir ne samo da štedi vrijeme, već omogućava nove stupnjeve slobode dizajna koje nisu ograničene strukturalnim spojevima. Proizvođač bicikala je proizveo modele od titanijuma, čelika i karbonskih vlakana. E-bicikl sa čeličnim okvirom ispod iz Urwahna masovno je proizveden korištenjem metalne 3D štampe kako bi se postigla ravnoteža oblika, funkcije, lagane konstrukcije i materijala. Specijalne elastične gume na zadnjem kraju obesavaju zadnje točkove i stvaraju novu vrstu udobnosti u vožnji, dok čelični okvir integriše motor i bateriju, kažu iz kompanije.
slika
△Urwahnov električni bicikl sa 3D štampanim čeličnim okvirom
Savjeti za dizajn i softver za velike otiske
slika
△30-Stopa visoka 3D štampana statua sastavljena je od 365 pojedinačnih 3D štampanih delova, a svakom delu je potrebno 28 sati da se odštampa na 55 3D štampačima
Jednodijelna 3D štampa je često idealna jer eliminira rad na montaži, ubrzava proizvodnju i poboljšava strukturalni integritet jer nema šavova ili površina. Međutim, ako je odštampani objekt toliko velik da ga morate podijeliti na više dijelova, kako podijeliti model na 3D otiske?
●Da biste dovršili veliko 3D štampanje, možete podijeliti model direktno u CAD softveru (kao što je Fusion360 ili Solid Works), koji ima prednost što vam omogućava da dizajnirate neka pomoć za montažu i poravnavanje, kao što su ekseri, izbočine i žljebovi, usne, ili rupe i prorezi;
●Ako ćete samo zalijepiti velike predmete zajedno ili koristiti zavrtnje (samo za jače materijale kao što je najlon punjen karbonskim vlaknima), možete prepustiti operaciju cijepanja alatu za sečenje kao što je Cura. Segmentacija je brza i automatizirana pomoću Cura alata za mreže;
● Kada ručno segmentirate digitalni model, izbjegavajte da idete direktno kroz područja detalja ili područja podrške. izbjegavajte cijepanje na najslabijoj tački dizajna,
Naime ona područja koja su mnogo tanja od ostatka modela.
Vrhunski 3D štampač velikih dimenzija
slika
△GEFERTEC Arc60x WAAM Metalni 3D štampač (Izvor: Gefertec)
Ako želite da koristite 3D štampač za kreiranje delova kao što su veliki plastični delovi, rekviziti i znakovi, možete koristiti filamentne 3D štampače velikog formata, koji su u suštini isti kao stoni filament štampači. Neki štampači mogu da štampaju sa izdržljivim materijalima tehničke klase.
Ako želite da budete veći od najvećih FDM štampača (plus 1.600 x 1.200 x 1.300), trebat će vam robotska ruka 3D štampač, robotska ruka sa ekstruderskom glavom pričvršćenom na kraju. Mogu se postaviti na šine ili nadzemni portal, tako da je u teoriji moguće štampati do veličine dostupnih šina. Guinnessov svjetski rekord za najveći 3D štampač je sklop glave za ekstruziju portala na Univerzitetu Maine, koji može doseći 30,000 x 6,700 x 3,000 mm. Međutim, ovaj štampač nije na prodaju. Još jedna prednost štampača za robotske ruke je ta što često štampaju koristeći polimere u ekonomičnijem obliku peleta
Resin 3D printovi generalno ne mogu biti veći od 1,000mm, sa nekoliko izuzetaka kao što su Kings 1700 Pro i 3D Systems ProX 950 zbog izuzetno dugog vremena štampanja. Smola obično traje duže nego FDM.
slika
△Betonski 3D štampač srednje veličine ističe se u umjetničkim aplikacijama velikog formata
Betonski 3D štampači su tržište u procvatu, ne samo za izgradnju kuća, već i za bilo koju vrstu betonske oplate, namještaja, konstrukcije, pa čak i saksija i skulptura. 3D štampanje veoma velikih metalnih delova često se postiže tehnikom 3D štampanja sa usmerenim taloženjem energije kao što je proizvodnja aditiva električnim lukom (WAAM). Ove metode koriste glavu za 3D štampanje montiranu na robotsku ruku, koja ima širok doseg i ograničena je samo veličinom ruke.
