Ansøgningsfelter og status quo for storstilet 3D-printning

Storstilet 3D-print involverer en række forskellige teknologier og materialer og er blevet anvendt på mange områder. Faktisk er definitionen af "stor" relativ, og der er ingen fast standard. Generelt er huse, både og store møbler alle store ting. Storskala 3D-print er efterhånden blevet mainstream på markedet, efterhånden som producenter, kunstnere og virksomheder vælger 3D-print for at opfylde deres store produktbehov. Udviklere bryder trin for trin igennem størrelsen af 3D-printere, bryder igennem de tekniske grænser og printer flere og større produkter. Så hvad er anvendelsesområderne for storskala 3D-print? Hvad med store 3D-printere?

Produktets størrelse afhænger ofte af teknologi og materialer, og det er nødvendigt at finde en balance mellem præcision og størrelse, som gør valget af den rigtige 3D-printer til en nøglefaktor for succes. Software spiller også en vigtig rolle i at skabe store produkter, da den bedste måde at printe store genstande på ofte er at printe dem i stykker og samle dem. 3D-printede produkter i stor skala inkluderer, men er ikke begrænset til, følgende elementer:
●Skærm, rekvisitter og skiltning
● Huse og arkitektoniske elementer
●Industri- og metaldele
●Møbler og køretøjer

△The Naturalis Biodiversity Centre i Holland har sit eget 3D-printlaboratorium og brugte to Builder Extreme 1500 Pro 3D-printere til at lave en kopi af Tyrannosaurus rex

●Et dinosaurmuseum uden en Tyrannosaurus rex er bestemt ikke et rigtigt museum! Baseret på en 3D-scanning af et faktisk T. rex-fossil printede Japan Dinosaur Museum 3D den 12-meter lange, 5-meter høje replika som en stor del udskrevet ved hjælp af to Builder Extreme i stor skala 3D-printere, der bruger PLA-plastfilament.

●Museumskuratorer, filmscene- og rekvisitdesignere, forlystelsesparker, konference- og World Expo-skærmproducenter osv. vælger også 3D-printere i storformat for at fremskynde produktionen. Ud over hastighed og omkostningsfordele, spiller computerstøttet design (CAD) software også en rolle Stor effekt, behøver ikke længere nogen kunstig skulptur eller sekundær skabelse. Derudover er et stort udvalg af materialer tilgængelige, fra ultralet skum til ekstremt holdbart kulfiberfyldt nylon.

△Kunstneren dækker gips over en 17-fod høj 3D-printet kopi af Michelangelos David genskabt til Expo 2020 Dubai

●Denne 17-fod høje 3D-printede Michelangelos David blev fremvist på Expo 2020 Dubai for at fremme turismen i Firenze. Det er umuligt for en tilstrækkelig stor polymer 3D-printer at producere en enkelt replika i ultrafine detaljer, så den blev opdelt i 14 dele, der kunne udskrives, og derefter samlet i hånden, med det marmorerede ydre håndmalet. Inde i den 3D-printede David er en gitternetstruktur, der hjælper med at holde dens vægt på kun 550 kg, men alligevel har styrken til at pakke og sende korrekt.

△Tysklands Styles Werbetechnik bruger Tractus3D storskala FDM-printere til at producere oplyste tegnbogstaver hurtigere end traditionelle metoder

●Styles Werbetechnik, en tysk skilteproduktionsvirksomhed, valgte storstilet 3D-printteknologi til fremstilling af udendørs skilte. Ikke alene ønskede virksomheden at fremskynde produktionen, men den ønskede også at lave brevfremstilling internt i stedet for at stole på standardbrevdesign fra oversøiske producenter. Virksomheden siger, at brug af polymer FDM-print giver ubegrænsede designmuligheder til fremstilling af konturerede bogstaver. For eksempel er bogstavdybden for belyst skiltning begrænset til minimum 60 mm i traditionelle metoder, men kan reduceres til 30 mm ved 3D-print. De kan også køre aftener og weekender, hvilket gør produktionstiden hurtigere, da 3D-printerne ikke skal passes under processen.

△ Smithsonian Museum 3D printede 120 statuer i naturlig størrelse af kvindelige ledere inden for STEM-området

I 2022 åbnede Smithsonian Institution i Washington, DC en udstilling til ære for kvindelige videnskabsmænd, herunder 120 3D-printede statuer i naturlig størrelse. Kaldet "IfThenSheCan – The Exhibit", det er den største nogensinde samling af kvindestatuer, som hver er blevet trykt ved hjælp af FDM-teknologi.

huse og arkitektoniske elementer

Når det kommer til store 3D-printprojekter, er boligprojekter naturligvis uundværlige. Mens få bygninger udelukkende er 3D-printede (ofte kræver eller inkorporerer strukturelle understøtninger såsom stålarmering eller traditionelle trækonstruktioner), kan 3D-print tjene på grund af dets hastighed, arbejdsbesparelser og strukturelle holdbarhed. Til hjem og hotel. Det globale byggemarked for 3D-print forventes at vokse med næsten 20 procent over de næste fem år.

●Den to-etagers bygning på billedet nedenfor blev færdiggjort i fællesskab af arkitektonisk design og ingeniørvirksomheder Hannah og Cive og Peri 3D Construction, som leverede 3D-printere. Huset på 4,000-kvadratfod er blevet solgt til en anonym byder og vil tage i alt to år at færdiggøre. Peris Cobod Bod2 portalprinter, den førende printer inden for 3D-printarkitektur, bruges til at ekstrudere specialiserede betonblandinger for at skabe trappeopgange og andre funktionelle strukturer, og i alt blev der printet 330 timer på dette projekt.

billede
△Det første fuldt 3D-printede to-etagers hus i USA ligger i Houston

●Ud over at bygge bygninger er 3D-printere meget brugt til arkitektoniske elementer, herunder facader og historiske træk til restaurering, og til indretning, herunder vægge, displays og rumdelere. Der er endda 3D-printede gulve, 3D-printede broer og 3D-printede kunstige koralrev. Betonlignende materialer er ikke den eneste mulighed i byggeriet, polymerer spiller også en rolle. Branch Technology har specialiseret sig i storskala 3D-print ved hjælp af robotpolymerekstrudere, der skaber alt fra skulpturer til rumhabitater. Dets innovative byggepanelsystem kaldet BranchClad åbner nye muligheder for at bygge facader. Se bare på månens overflade installeret på den operationelle side af US Space and Rocket Centers nye Space Camp (nedenfor). Facaderne er skabt ved hjælp af digitale scanninger af månen og udviser en forbløffende troskab mod månens overflade. Månemønsterets positive form blev 3D-printet og derefter malet med et stukmateriale.

billede
△Branch Technologys nye 3D-printede månevæg er installeret på siden af US Space and Rocket Centers nye rumlejroperation

Industri- og metaldele

billede
△Relativity Spaces Stargate metal 3D-printer

●Raketproducenten Relativity Space hævder, at deres 3D-printede raket Terran 1 er den største enkeltstående 3D-printede struktur nogensinde, den er 35,2 meter høj og 2,3 meter i diameter. Virksomhedens næste generations raket, Terran R, er lige så stor. Begge er 3D-printet på proprietært metal ved hjælp af virksomhedens Stargate 3D-printer, ved hjælp af robotstyret energiaflejringsteknologi. Relativity Space sagde, at rakettens evne til at modstå belastningen af opsendelsen var en kæmpe gevinst, der demonstrerer den strukturelle integritet af dens metal 3D-printmetode.

billede
△Dronning Maxima af Holland åbnede officielt MX3D metal 3D-printerbroen.

●Metalbroen over Amsterdam-kanalen designet af Joris Laarmans laboratorium blev printet af MX3D ved hjælp af robotbue-additiv fremstillingsteknologi. Den 12-meter lange "smarte bro" i rustfrit stål inkluderer et indlejret sensornetværk, der skal hjælpe Amsterdam-forskere med at studere IoT-systemers rolle i det byggede miljø. Udviklet ved hjælp af generativt design og topologioptimeringsteknikker er strukturen ekstremt let. MX3D-broen viser også anvendelsen af metal 3D-print i kunst og skulptur.

● Nedenfor er endnu et MX3D-printværk installeret af kunstnerne Mariagrazia Abbaldo og Paolo Albertelli i Torino, Italiens kongelige have. Den 880 kg tunge skulptur, som er døbt "The Whale Passage", viser finnerne af en hval, der passerer forbi fra jorden. Alle modeller lavet under dette projekt blev 3D printet.

billede
△"Whale Pass" er designet af Mariagrazia Abbaldo og Paolo Albertelli, og 3D printet af MX3D

●Stor metal 3D-printning kan bruges i mange industrier, hvor virksomheder inden for marine-, olie- og gasindustrien og tungt entreprenørudstyr kan producere store dele hurtigere, ofte på stedet. For eksempel blev marinepropellen nedenfor 3D-printet ved hjælp af WAAM-teknologi for at producere en næsten-net-form, som derefter blev bearbejdet til snævrere tolerancer. I dette tilfælde erstatter WAAM smedning og kan udføres tættere på, hvor det er nødvendigt, ved at bruge mindre råmateriale.

billede
△Denne marinepropel er et af de første eksempler på industriel anvendelse af WAAM-teknologi

●3D-print af metal kan også reducere vægten af dele, fordi 3D-print kan producere former, der ikke kan opnås ved smedning eller støbning. Flyets landingsstel-del (nedenfor), der måler 455 x 295 x 805 mm, er verdens første laserpulverbed fusion 3D-printede del, ifølge printerproducenten SLM Solutions. Ikke alene er delen 15 procent lettere end traditionelle smedede dele, men teknologien reducerer også ekspeditionstiden. Da komponenten er en del af et system, der overfører belastninger fra hjulene til flyets struktur, er den lavet af titanium for styrke. Materialevalget giver delen stærke mekaniske egenskaber, samtidig med at den er korrosionsbestandig uden behov for en belægning, printet med en quad-laser SLM 800 3D printer. "Additiv fremstilling hjælper med at spare tid i kvalificerings- og certificeringsfasen ved hurtigt at levere dele til test. Vi er i stand til at producere vigtige komponenter inden for få dage, at bruge smedningsprocessen tager flere måneder."

billede
△3D-printede frontlandingsstel dele til private jetfly

3D-print af store forme til støbning af metaldele er en vigtig anvendelse af 3D-print i stor skala. For industrielle metaldele, der skal støbes, er formfremstillingstrinnet besværligt og tidskrævende. Med sand-3D-printere kan producenterne 3D-printe sandstøbninger og forme direkte uden behov for fuldskalamodeller. Voxlejets VX4000 er verdens største 3D-printer til sandstøbning, og den bruger binder jetting-teknologi til at producere ikke kun enorme forme, men tusindvis af dem i en enkelt printproces.

billede
△Voxlejets VX4000-printer (Kilde: Voxeljet)

møbler og køretøjer

billede
△En stol fremstillet i ét stykke ved hjælp af en WASP 3D-printer.

●Interiørdesignere vælger også gradvist 3D-print i stort format for at realisere komplekse designs og brugen af unikke materialer. Polymerer, især genbrugsplast, er de mest brugte materialer til 3D-printede møbler, men beton og metal kan også bruges. Dette skolebord i børnestørrelse i Gambia (nedenfor) er et eksempel på 3D-print, der imødekommer et praktisk behov. Let og holdbart, dette design kan fremstilles af genbrugsplast, hvilket også løser problemet med plastikaffald. Modellen blev printet på en Magnum 3D-printer hos The Industry Sweden i PETG-plast, der almindeligvis bruges i drikkevareflasker.

billede
△ Prototype skriveborde til at teste 3D-printet skolemøbelkoncept i Gambia, muligvis ved brug af genbrugsplast

●Der er utallige eksempler på smukke 3D printede stole og borde, inklusive NYXO Visionary Designs (nedenfor) dejlige samling af sofaborde lavet af letvægts opskummet PLA printet på en Colossus XS 3D printer.

billede
△ Primavera skulpturbordserien er designet af det Dubai-baserede arkitekt- og produktdesignfirma NYXO Visionary Design og trykt ved hjælp af ColorFabb PLA på en Colossus XS-printer (Kilde: Colossus)

Ind i Guinness Book of World Records som både den største 3D-printede båd og det største fysisk 3D-printede objekt til dato er den 3D-printede båd afbilledet nedenfor, som er 7,72 meter lang. Båden blev trykt i 2019 af Center for Advanced Structures and Composites ved University of Maine. Den er lavet af plast og træcellulose. Det tog kun 72 timer at 3D-printe og vejer 2,2 tons.

billede
△En fuldt 3D-printet båd i naturlig størrelse produceret af University of Maine

●Cykelproducenter har også valgt 3D-printteknologi til at løse svejseproblemer i deres produktionskæde. En 3D-printet ramme i ét stykke sparer ikke kun tid, den muliggør nye grader af designfrihed, der ikke er begrænset af strukturelle samlinger. Cykelproducenten har produceret modeller i titanium, stål og kulfiber kompositter. Den stålrammede e-cykel nedenfor fra Urwahn blev masseproduceret ved hjælp af metal 3D-print for at opnå en balance mellem form, funktion, letvægtskonstruktion og materialer. Særlige bagende elastikker ophænger baghjulene og genererer en ny type kørekomfort, mens stålrammen integrerer motoren og batteriet, siger virksomheden.

billede
△Urwahns 3D-printede elcykel med stålstel

Designtips og software til store tryk

billede
△Den 30-fod høje 3D-printede statue er samlet af 365 individuelle 3D-printede dele, og hver del tager 28 timer at udskrive på 55 3D-printere

3D-print i ét stykke er ofte ideelt, fordi det eliminerer montagearbejde, fremskynder produktionen og forbedrer den strukturelle integritet, fordi der ikke er nogen sømme eller overflader. Men hvis det udskrevne objekt er så stort, at du skal opdele det i flere dele, hvordan opdeler du så modellen i 3D-print?

●For at fuldføre stor 3D-printning kan du opdele modellen direkte i CAD-software (såsom Fusion360 eller Solid Works), hvilket har den fordel, at du kan designe nogle monterings- og justeringshjælpemidler, såsom søm, buler og riller, læber, eller huller og slidser;

●Hvis du bare skal lime store genstande sammen eller bruge skruer (kun til stærkere materialer såsom kulfiberfyldt nylon), kan du overlade flækkeoperationen til et skæreværktøj som f.eks. Cura. Segmentering er hurtig og automatiseret ved hjælp af Curas mesh-værktøjer;

● Når du manuelt segmenterer den digitale model, skal du undgå at gå direkte gennem detaljeområder eller støtteområder. undgå opdeling på det svageste punkt i designet,

Nemlig de områder, der er meget tyndere end resten af modellen.

Anvendelsesfelter og status quo for storstilet 3D-print