Percetakan 3D berskala besar melibatkan pelbagai teknologi dan bahan, dan telah digunakan dalam banyak bidang. Sebenarnya, takrifan "besar" adalah relatif, dan tiada piawaian tetap. Secara umumnya, rumah, bot dan perabot besar semuanya adalah barang yang besar. Percetakan 3D berskala besar secara beransur-ansur menjadi arus perdana dalam pasaran apabila pengeluar, artis dan perniagaan memilih percetakan 3D untuk memenuhi keperluan produk berskala besar mereka. Pembangun menembusi saiz pencetak 3D langkah demi langkah, menembusi sempadan teknikal dan mencetak lebih banyak produk yang lebih besar. Jadi apakah bidang aplikasi percetakan 3D berskala besar? Bagaimana dengan pencetak 3D yang besar?
Saiz produk selalunya bergantung pada teknologi dan bahan, dan adalah perlu untuk mencari keseimbangan antara ketepatan dan saiz, yang menjadikan pemilihan pencetak 3D yang betul sebagai faktor utama untuk berjaya. Perisian juga memainkan peranan penting dalam mencipta produk yang besar, kerana cara terbaik untuk mencetak objek besar selalunya mencetaknya dalam kepingan dan memasangnya. Produk bercetak 3D berskala besar termasuk tetapi tidak terhad kepada item berikut:
●Paparan, prop dan papan tanda
● Rumah dan elemen seni bina
●Bahagian perindustrian dan logam
●Perabot dan kenderaan
△Pusat Biodiversiti Naturalis di Belanda mempunyai makmal pencetakan 3D sendiri dan menggunakan dua pencetak 3D Builder Extreme 1500 Pro untuk membuat replika Tyrannosaurus rex
●Muzium dinosaur tanpa Tyrannosaurus rex sememangnya bukan muzium sebenar! Berdasarkan imbasan 3D fosil T. rex sebenar, Muzium Dinosaur Jepun 3D mencetak replika 12-meter-panjang, 5-meter-tinggi sebagai sebahagian besar dicetak menggunakan dua Builder Extreme berskala besar Pencetak 3D menggunakan filamen plastik PLA.
●Kurator muzium, set filem dan pereka prop, taman hiburan, persidangan dan pengeluar paparan Ekspo Dunia, dsb. juga memilih pencetak 3D format besar untuk mempercepatkan pengeluaran. Di samping kelebihan kelajuan dan kos, perisian reka bentuk bantuan komputer (CAD) juga memainkan peranan Kesan yang hebat, tidak lagi memerlukan sebarang arca tiruan atau ciptaan sekunder. Selain itu, pelbagai jenis bahan boleh didapati, daripada buih ultra-ringan kepada nilon yang dipenuhi gentian karbon yang sangat tahan lama.
△Artis menutup plaster di atas 17-replika cetakan 3D setinggi kaki karya David Michelangelo yang dicipta semula untuk Ekspo 2020 Dubai
●David Michelangelo yang dicetak 3D setinggi 17-kaki ini telah dipamerkan di Expo 2020 Dubai untuk mempromosikan pelancongan di Florence. Adalah mustahil untuk pencetak 3D polimer yang cukup besar untuk menghasilkan satu replika dalam perincian ultra-halus, jadi ia dibahagikan kepada 14 bahagian yang boleh dicetak dan kemudian dipasang dengan tangan, dengan bahagian luar marmar yang dilukis dengan tangan. Di dalam David bercetak 3D terdapat struktur jaringan kekisi yang membantu mengekalkan beratnya pada hanya 550kg, namun mempunyai kekuatan untuk mengemas dan menghantar dengan betul.
△Gaya Jerman Werbetechnik menggunakan pencetak FDM berskala besar Tractus3D untuk menghasilkan huruf tanda bercahaya lebih cepat daripada kaedah tradisional
●Styles Werbetechnik, syarikat pengeluaran papan tanda Jerman, memilih teknologi percetakan 3D berskala besar untuk mengeluarkan papan tanda luar. Syarikat itu bukan sahaja mahu mempercepatkan pengeluaran, tetapi ia juga mahu membuat surat secara dalaman, dan bukannya bergantung pada reka bentuk surat standard daripada pengeluar luar negara. Syarikat itu mengatakan bahawa menggunakan percetakan FDM polimer menawarkan kemungkinan reka bentuk tanpa had untuk pembuatan huruf berkontur. Contohnya, kedalaman huruf untuk papan tanda bercahaya dihadkan kepada minimum 60mm dalam kaedah tradisional, tetapi boleh dikurangkan kepada 30mm dalam cetakan 3D. Ia juga boleh dijalankan pada waktu malam dan hujung minggu, mempercepatkan masa pengeluaran kerana pencetak 3D tidak perlu diuruskan semasa proses tersebut.
△Muzium Smithsonian 3D mencetak 120 patung bersaiz sebenar pemimpin wanita dalam bidang STEM
Pada tahun 2022, Institusi Smithsonian di Washington, DC membuka pameran yang menghormati saintis wanita, termasuk 120 patung bercetak 3D bersaiz sebenar. Dipanggil "IfThenSheCan – The Exhibit", ia merupakan koleksi patung wanita terbesar yang pernah ada, setiap satunya telah dicetak menggunakan teknologi FDM.
rumah dan elemen seni bina
Apabila bercakap mengenai projek percetakan 3D berskala besar, sudah tentu projek perumahan amat diperlukan. Walaupun beberapa bangunan dicetak secara eksklusif 3D (selalunya memerlukan atau menggabungkan sokongan struktur seperti tetulang keluli atau struktur kayu tradisional), percetakan 3D boleh berfungsi kerana kelajuannya, penjimatan buruh dan ketahanan struktur. Untuk rumah dan hotel. Pasaran percetakan 3D pembinaan global dijangka berkembang hampir 20 peratus dalam tempoh lima tahun akan datang.
●Bangunan dua tingkat dalam gambar di bawah telah disiapkan bersama oleh syarikat reka bentuk seni bina dan kejuruteraan Hannah dan Cive dan Peri 3D Construction, yang menyediakan pencetak 3D. Rumah seluas 4,000-kaki persegi telah dijual kepada pembida tanpa nama dan akan mengambil masa selama dua tahun untuk disiapkan. Pencetak gantri Cobod Bod2 Peri, pencetak terkemuka dalam seni bina percetakan 3D, digunakan untuk menyemperit campuran konkrit khusus untuk mencipta ruang tangga dan struktur berfungsi lain, dan sejumlah 330 jam telah dicetak pada projek ini.
gambar
△Rumah dua tingkat cetakan 3D sepenuhnya yang pertama di Amerika Syarikat terletak di Houston
●Selain membina bangunan, pencetak 3D digunakan secara meluas untuk elemen seni bina, termasuk fasad dan ciri bersejarah untuk pemulihan, dan untuk reka bentuk dalaman, termasuk dinding, paparan dan pembahagi bilik. Malah terdapat lantai bercetak 3D, jambatan bercetak 3D dan terumbu karang tiruan bercetak 3D. Bahan seperti konkrit bukan satu-satunya pilihan dalam pembinaan, polimer juga memainkan peranan. Teknologi Cawangan pakar dalam percetakan 3D berskala besar menggunakan penyemperit polimer robotik, mencipta segala-galanya daripada arca kepada habitat angkasa lepas. Sistem panel bangunan inovatifnya yang dipanggil BranchClad membuka peluang baharu untuk fasad bangunan. Lihat sahaja permukaan bulan yang dipasang pada bahagian operasi Kem Angkasa Baru Pusat Angkasa dan Roket AS (di bawah). Dicipta menggunakan imbasan digital bulan, fasad mempamerkan kesetiaan yang menakjubkan pada permukaan bulan. Acuan positif corak lunar telah dicetak 3D dan kemudian dicat dengan bahan stuko.
gambar
△Dinding bulan cetakan 3D Teknologi Cawangan yang baharu dipasang di sisi operasi kem angkasa lepas Pusat Angkasa dan Roket AS yang baharu
Bahagian Perindustrian dan Logam
gambar
△Pencetak 3D logam Stargate Space Relativity
●Pengilang roket Relativity Space mendakwa roket bercetak 3Dnya Terran 1 ialah struktur cetakan 3D tunggal terbesar yang pernah ada, ia setinggi 35.2 meter dan diameter 2.3 meter. Roket generasi seterusnya syarikat, Terran R, adalah sama besar. Kedua-duanya dicetak 3D pada logam proprietari menggunakan pencetak 3D Stargate syarikat, menggunakan teknologi pemendapan tenaga terarah robotik. Relativity Space berkata keupayaan roket itu untuk menahan tekanan pelancaran adalah satu kemenangan besar, menunjukkan integriti struktur kaedah cetakan 3D logamnya.
gambar
△Ratu Maxima dari Belanda secara rasmi membuka jambatan pencetakan 3D logam MX3D.
●Jambatan logam merentasi terusan Amsterdam yang direka oleh makmal Joris Laarman telah dicetak oleh MX3D menggunakan teknologi pembuatan aditif arka robotik. 12-"jambatan pintar" keluli tahan karat sepanjang meter termasuk rangkaian penderia terbenam untuk membantu penyelidik Amsterdam mengkaji peranan sistem IoT dalam persekitaran terbina. Dibangunkan menggunakan reka bentuk generatif dan teknik pengoptimuman topologi, strukturnya sangat ringan. Jambatan MX3D juga mempamerkan aplikasi percetakan 3D logam dalam seni dan arca.
●Di bawah ialah satu lagi kerja pencetakan MX3D yang dipasang oleh artis Mariagrazia Abbaldo dan Paolo Albertelli di Turin, Taman Diraja Itali. Digelar "The Whale Passage", arca seberat 880kg itu menunjukkan sirip ikan paus yang melintas dari tanah. Semua model yang dibuat semasa projek ini dicetak 3D.
gambar
△"Whale Pass" telah direka oleh Mariagrazia Abbaldo dan Paolo Albertelli, dan 3D dicetak oleh MX3D
●Percetakan 3D logam besar boleh digunakan dalam banyak industri, dengan syarikat dalam industri marin, minyak dan gas serta peralatan pembinaan berat dapat menghasilkan bahagian besar dengan lebih cepat, selalunya di tapak. Sebagai contoh, kipas marin di bawah dicetak 3D menggunakan teknologi WAAM untuk menghasilkan bentuk hampir bersih, yang kemudiannya dimesin untuk toleransi yang lebih ketat. Dalam kes ini, WAAM menggantikan penempaan dan boleh dilakukan lebih dekat ke tempat yang diperlukan, menggunakan kurang bahan mentah.
gambar
△Kipas marin ini adalah salah satu contoh pertama aplikasi industri teknologi WAAM
●Logam cetakan 3D juga boleh mengurangkan berat bahagian, kerana cetakan 3D boleh menghasilkan bentuk yang tidak boleh dicapai dengan menempa atau menuang. Bahagian gear pendaratan pesawat (di bawah), berukuran 455 x 295 x 805 mm, ialah bahagian bercetak gabungan serbuk laser pertama di dunia, menurut pengeluar pencetak SLM Solutions. Bukan sahaja bahagian itu 15 peratus lebih ringan daripada bahagian palsu tradisional, tetapi teknologi ini juga mengurangkan masa pemulihan. Memandangkan komponen itu adalah sebahagian daripada sistem yang memindahkan beban dari roda ke struktur pesawat, ia diperbuat daripada titanium untuk kekuatan. Pilihan bahan memberikan bahagian sifat mekanikal yang kuat sambil tahan kakisan tanpa memerlukan salutan, dicetak menggunakan pencetak quad-laser SLM 800 3D. "Pengilangan aditif membantu menjimatkan masa dalam fasa kelayakan dan pensijilan dengan menghantar alat ganti dengan cepat untuk ujian. Kami dapat menghasilkan komponen utama dalam beberapa hari, Menggunakan proses penempaan mengambil masa beberapa bulan."
gambar
△Bahagian gear pendaratan hadapan bercetak 3D untuk jet peribadi
Cetakan 3D acuan besar untuk tuangan bahagian logam adalah aplikasi penting percetakan 3D berskala besar. Untuk bahagian industri logam yang mesti dituang, langkah membuat acuan adalah susah payah dan memakan masa. Dengan pencetak pasir 3D, pengeluar boleh mencetak tuangan dan acuan pasir 3D secara langsung tanpa memerlukan model skala penuh. VX4000 Voxlejet ialah pencetak 3D tuangan pasir terbesar di dunia, dan ia menggunakan teknologi jetting pengikat untuk menghasilkan bukan sahaja acuan besar, tetapi beribu-ribu daripadanya dalam satu proses pencetakan.
gambar
△Pencetak VX4000 Voxlejet (Sumber: Voxeljet)
perabot dan kenderaan
gambar
△Kerusi yang dihasilkan dalam satu bahagian menggunakan pencetak 3D WASP.
● Pereka dalaman juga secara beransur-ansur memilih percetakan 3D format besar untuk merealisasikan reka bentuk yang kompleks dan penggunaan bahan yang unik. Polimer, terutamanya plastik kitar semula, adalah bahan yang paling biasa digunakan untuk perabot bercetak 3D, tetapi konkrit dan logam juga boleh digunakan. Meja sekolah bersaiz kanak-kanak di Gambia (di bawah) ini ialah contoh percetakan 3D yang menangani keperluan praktikal. Ringan dan tahan lama, reka bentuk ini boleh dihasilkan daripada plastik kitar semula, juga menyelesaikan masalah sisa plastik. Model ini dicetak pada pencetak Magnum 3D di The Industry Sweden dalam plastik PETG, yang biasa digunakan dalam botol minuman.
gambar
△ Meja prototaip untuk menguji konsep perabot sekolah bercetak 3D di Gambia, mungkin menggunakan plastik kitar semula
●Terdapat banyak contoh kerusi dan meja bercetak 3D yang cantik, termasuk koleksi meja kopi cantik NYXO Visionary Design (di bawah) yang diperbuat daripada PLA berbuih ringan yang dicetak pada pencetak 3D Colossus XS.
gambar
△Siri meja arca Primavera telah direka oleh firma reka bentuk produk dan seni bina yang berpangkalan di Dubai NYXO Visionary Design dan dicetak menggunakan ColorFabb PLA pada pencetak Colossus XS (Sumber: Colossus)
Memasuki Buku Rekod Dunia Guinness sebagai kedua-dua bot cetakan 3D terbesar dan objek cetakan 3D fizikal terbesar setakat ini ialah bot cetakan 3D yang digambarkan di bawah, iaitu sepanjang 7.72 meter. Bot itu dicetak pada 2019 oleh Pusat Struktur dan Komposit Termaju di Universiti Maine. Ia diperbuat daripada plastik dan selulosa kayu. Ia mengambil masa hanya 72 jam untuk cetakan 3D dan seberat 2.2 tan.
gambar
△Bot bercetak 3D sepenuhnya bersaiz hidup yang dihasilkan oleh Universiti Maine
●Pengeluar basikal juga telah memilih teknologi percetakan 3D untuk menyelesaikan masalah kimpalan dalam rantai pembuatan mereka. Bingkai bercetak 3D sekeping bukan sahaja menjimatkan masa, ia membolehkan kebebasan reka bentuk baru yang tidak terhad oleh sambungan struktur. Pembuat basikal telah menghasilkan model dalam komposit titanium, keluli dan gentian karbon. E-basikal berbingkai keluli di bawah dari Urwahn dihasilkan secara besar-besaran menggunakan cetakan 3D logam untuk mencapai keseimbangan bentuk, fungsi, pembinaan ringan dan bahan. Anjal hujung belakang khas menggantung roda belakang dan menjana jenis keselesaan tunggangan baharu, manakala rangka keluli menyepadukan motor dan bateri, kata syarikat itu.
gambar
△ Basikal elektrik rangka keluli bercetak 3D Urwahn
Petua Reka Bentuk dan Perisian untuk Cetakan Besar
gambar
△Patung cetakan 3D setinggi 30-kaki dipasang daripada 365 bahagian cetakan 3D individu dan setiap bahagian mengambil masa 28 jam untuk mencetak pada 55 3pencetak D
Percetakan 3D sekeping selalunya sesuai kerana ia menghilangkan kerja pemasangan, mempercepatkan pengeluaran dan meningkatkan integriti struktur kerana tiada jahitan atau permukaan. Walau bagaimanapun, jika objek bercetak terlalu besar sehingga anda perlu membahagikannya kepada beberapa bahagian, bagaimanakah anda membahagikan model kepada cetakan 3D?
●Untuk melengkapkan pencetakan 3D yang besar, anda boleh membelah model terus dalam perisian CAD (seperti Fusion360 atau Solid Works), yang mempunyai kelebihan untuk membolehkan anda mereka bentuk beberapa alat bantu pemasangan dan penjajaran, seperti paku, bonggol dan alur, bibir, atau lubang dan slot;
●Jika anda hanya akan melekatkan objek besar bersama-sama atau menggunakan skru (hanya untuk bahan yang lebih kuat seperti nilon yang diisi gentian karbon), anda boleh menyerahkan operasi membelah kepada alat penghiris seperti Cura. Pembahagian adalah pantas dan automatik menggunakan alat mesh Cura;
● Apabila membahagikan model digital secara manual, elakkan terus melalui kawasan terperinci atau kawasan sokongan. elakkan berpecah pada titik paling lemah dalam reka bentuk,
Iaitu kawasan yang jauh lebih nipis daripada model yang lain.
Pencetak 3D Saiz Besar Atas
gambar
△GEFERTEC Arc60x WAAM Metal 3D Printer (Sumber: Gefertec)
Jika anda ingin menggunakan pencetak 3D untuk membuat bahagian seperti bahagian plastik besar, prop dan tanda, anda boleh menggunakan pencetak 3D filamen format besar, yang pada asasnya sama dengan pencetak filamen desktop. Sesetengah pencetak boleh mencetak dengan bahan tahan lasak gred kejuruteraan.
Jika anda ingin menjadi lebih besar daripada pencetak FDM terbesar ( ditambah 1,600 x 1,200 x 1,300), anda memerlukan pencetak 3D lengan robot, lengan robot dengan kepala penyemperit dipasang pada hujungnya. Mereka boleh diletakkan di atas rel atau gantri overhed, jadi secara teori, adalah mungkin untuk mencetak mengikut saiz rel yang ada. Rekod Dunia Guinness untuk pencetak 3D terbesar ialah pemasangan kepala penyemperitan gantri di Universiti Maine, yang boleh mencapai 30,000 x 6,700 x 3,000 mm. Namun, pencetak ini bukan untuk dijual. Satu lagi kelebihan pencetak lengan robotik ialah ia sering mencetak menggunakan polimer dalam bentuk pelet yang lebih menjimatkan
Cetakan 3D resin biasanya tidak boleh lebih besar daripada 1,000mm, dengan beberapa pengecualian seperti Kings 1700 Pro dan 3D Systems ProX 950 disebabkan masa cetakan yang sangat lama. Resin biasanya mengambil masa lebih lama daripada FDM.
gambar
△Pencetak 3D konkrit bersaiz sederhana cemerlang dalam aplikasi seni format besar
Pencetak 3D konkrit ialah pasaran yang berkembang pesat, bukan sahaja untuk pembinaan rumah, tetapi untuk sebarang jenis acuan konkrit, perabot, pembinaan, dan juga pasu dan arca tumbuhan. Percetakan 3D bahagian logam yang sangat besar selalunya dicapai dengan teknik pencetakan 3D pemendapan tenaga terarah seperti pembuatan aditif arka elektrik (WAAM). Kaedah ini menggunakan kepala pencetak 3D yang dipasang pada lengan robot, yang mempunyai jangkauan yang luas dan dihadkan hanya oleh saiz lengan.
