Мащабният 3D печат включва различни технологии и материали и се прилага в много области. Всъщност определението за „голям“ е относително и няма фиксиран стандарт. Най-общо казано, къщите, лодките и големите мебели са големи предмети. Мащабният 3D печат постепенно се превърна в масов на пазара, тъй като производители, художници и фирми избират 3D печат, за да отговорят на нуждите си от широкомащабни продукти. Разработчиците преминават през размера на 3D принтерите стъпка по стъпка, пробиват техническите граници и отпечатват повече и по-големи продукти. И така, какви са областите на приложение на широкомащабния 3D печат? Какво ще кажете за големите 3D принтери?
Размерът на продукта често зависи от технологията и материалите, като е необходимо да се намери баланс между прецизност и размер, което прави избора на правилния 3D принтер ключов фактор за успеха. Софтуерът също играе важна роля при създаването на големи продукти, тъй като най-добрият начин за отпечатване на големи обекти често е да ги отпечатате на части и да ги сглобите. Мащабните 3D печатни продукти включват, но не се ограничават до следните елементи:
● Дисплеи, подпори и табели
● Къщи и архитектурни елементи
●Индустриални и метални части
●Мебели и превозни средства
△Центърът за биоразнообразие Naturalis в Холандия разполага със собствена лаборатория за 3D печат и използва два 3D принтера Builder Extreme 1500 Pro, за да направи реплика на Тиранозавър рекс
●Музей на динозаври без Тиранозавър рекс със сигурност не е истински музей! Въз основа на 3D сканиране на действителен фосил на T. rex, Японският музей на динозаврите отпечата 3D репликата с дължина 12-метър и височина 5-метър като голяма част, отпечатана с помощта на два Builder Extreme в голям мащаб 3D принтери, използващи PLA пластмасова нишка.
● Кураторите на музеи, дизайнерите на филмови декори и декорации, увеселителни паркове, производители на дисплеи за конференции и световни изложения и т.н. също избират широкоформатни 3D принтери, за да ускорят производството. В допълнение към предимствата в скоростта и разходите, софтуерът за компютърно проектиране (CAD) също играе роля. Страхотен ефект, вече няма нужда от изкуствена скулптура или вторично създаване. Освен това се предлага огромно разнообразие от материали, от ултра лека пяна до изключително издръжлив найлон, пълен с въглеродни влакна.
△Художникът покрива гипс върху високо 17-фут 3D отпечатано копие на Давид на Микеланджело, пресъздадено за Експо 2020 Дубай
●Този 17-висок триизмерен Давид на Микеланджело беше показан на Експо 2020 в Дубай за насърчаване на туризма във Флоренция. Невъзможно е за достатъчно голям полимерен 3D принтер да произведе една реплика с ултра фини детайли, така че той беше разделен на 14 части за печат и след това сглобен на ръка, с ръчно рисувана мраморна външност. Вътре в 3D отпечатания Дейвид има решетъчна мрежеста структура, която помага да се запази теглото му само на 550 кг, но има силата да се опакова и транспортира правилно.
△Germany's Styles Werbetechnik използва широкомащабни FDM принтери Tractus3D, за да произвежда осветени знаци по-бързо от традиционните методи
●Styles Werbetechnik, немска компания за производство на табели, избра широкомащабна технология за 3D печат за производство на външни табели. Компанията не само искаше да ускори производството, но също така искаше да прави собствени букви, вместо да разчита на стандартни дизайни на букви от задгранични производители. Компанията казва, че използването на полимерен FDM печат предлага неограничени възможности за дизайн за производство на контурни букви. Например, дълбочината на буквите за осветени табели е ограничена до минимум 60 mm при традиционните методи, но може да бъде намалена до 30 mm при 3D печат. Те могат също така да работят вечер и през почивните дни, като ускоряват времето за производство, тъй като 3D принтерите не се нуждаят от обслужване по време на процеса.
△The Smithsonian Museum 3D отпечата 120 статуи в реален размер на жени лидери в областта на STEM
През 2022 г. институтът Смитсониън във Вашингтон, окръг Колумбия, откри изложба в чест на жени учени, включително 120 статуи, отпечатани в реален размер, 3D отпечатани. Наречен „IfThenSheCan – The Exhibit“, това е най-голямата колекция от женски статуи, всяка от които е отпечатана с помощта на FDM технология.
къщи и архитектурни елементи
Когато става дума за мащабни проекти за 3D печат, разбира се, жилищните проекти са незаменими. Докато малко сгради са изключително 3D отпечатани (често изискващи или включващи структурни опори като стоманена армировка или традиционни дървени конструкции), 3D принтирането може да служи поради своята скорост, спестяване на труд и структурна издръжливост. За дома и хотела. Глобалният строителен пазар на 3D печат се очаква да нарасне с близо 20 процента през следващите пет години.
●Двуетажната сграда на снимката по-долу е завършена съвместно от компаниите за архитектурно проектиране и инженеринг Hannah и Cive и Peri 3D Construction, които предоставиха 3D принтери. Домът от 4000-квадратни фута е продаден на анонимен наддавач и ще отнеме общо две години, за да бъде завършен. Порталният принтер Cobod Bod2 на Peri, водещият принтер в архитектурата за 3D печат, се използва за екструдиране на специализирани бетонови смеси за създаване на стълбищни клетки и други функционални структури и общо 330 часа са отпечатани по този проект.
снимка
△Първата изцяло 3D отпечатана двуетажна къща в Съединените щати се намира в Хюстън
●В допълнение към изграждането на сгради, 3D принтерите се използват широко за архитектурни елементи, включително фасади и исторически елементи за реставрация, както и за интериорен дизайн, включително стени, дисплеи и разделители на помещения. Има дори 3D отпечатани подове, 3D отпечатани мостове и 3D отпечатани изкуствени коралови рифове. Подобните на бетон материали не са единственият вариант в строителството, полимерите също играят роля. Branch Technology е специализирана в широкомащабно 3D принтиране с помощта на роботизирани полимерни екструдери, създавайки всичко - от скулптури до космически местообитания. Неговата иновативна система от строителни панели, наречена BranchClad, отваря нови възможности за изграждане на фасади. Просто погледнете лунната повърхност, инсталирана от оперативната страна на новия космически лагер на US Space and Rocket Center (по-долу). Създадени чрез дигитално сканиране на Луната, фасадите показват удивителна вярност към лунната повърхност. Положителната форма на лунния модел беше 3D отпечатана и след това боядисана с гипсов материал.
снимка
△Новата 3D отпечатана лунна стена на Branch Technology е инсталирана отстрани на новата операция на космическия лагер на US Space and Rocket Center
Индустриални и метални части
снимка
△Металният 3D принтер Stargate на Relativity Space
● Производителят на ракети Relativity Space твърди, че неговата 3D отпечатана ракета Terran 1 е най-голямата единична 3D отпечатана структура някога, тя е висока 35,2 метра и 2,3 метра в диаметър. Ракетата от следващо поколение на компанията, Terran R, е също толкова голяма. И двете са 3D отпечатани върху патентован метал с помощта на 3D принтера Stargate на компанията, използвайки технология за роботизирано насочено отлагане на енергия. От Relativity Space казаха, че способността на ракетата да издържи на стреса при изстрелването е огромна победа, демонстрирайки структурната цялост на нейния метод за 3D печат на метал.
снимка
△Кралица Максима на Холандия официално откри моста за 3D печат на метал MX3D.
●Металният мост през канала на Амстердам, проектиран от лабораторията на Йорис Лаарман, е отпечатан от MX3D с помощта на технологията за адитивно производство на роботизирана дъга. Дългият 12- метра „интелигентен мост“ от неръждаема стомана включва вградена сензорна мрежа, за да помогне на изследователите от Амстердам да проучат ролята на IoT системите в изградената среда. Разработена с помощта на техники за генеративен дизайн и оптимизация на топологията, структурата е изключително лека. Мостът MX3D също демонстрира приложението на метален 3D печат в изкуството и скулптурата.
●По-долу е друг MX3D печат, инсталиран от художниците Мариаграция Абалдо и Паоло Албертели в Торино, Кралската градина на Италия. Наречен „Проходът на китовете“, 880-килограмовата скулптура показва перки на кит, който минава от земята. Всички модели, направени по време на този проект, бяха 3D отпечатани.
снимка
△„Whale Pass“ е проектиран от Mariagrazia Abbaldo и Paolo Albertelli и е 3D отпечатан от MX3D
●Големият метален 3D печат може да се използва в много индустрии, като компаниите в индустрията за мореплаване, нефт и газ и тежко строително оборудване могат да произвеждат големи части по-бързо, често на място. Например морското витло по-долу беше 3D отпечатано с помощта на технологията WAAM, за да се получи форма, близка до мрежата, която след това беше машинно обработена до по-строги допуски. В този случай WAAM замества коването и може да се направи по-близо до мястото, където е необходимо, като се използва по-малко суровина.
снимка
△Това морско витло е един от първите примери за индустриално приложение на технологията WAAM
●3D печатът на метал може също да намали теглото на частите, тъй като 3D печатът може да създаде форми, които не могат да бъдат постигнати чрез коване или леене. Частта на колесника на самолета (по-долу), с размери 455 x 295 x 805 mm, е първата в света 3D отпечатана част от лазерно прахово сливане, според производителя на принтери SLM Solutions. Частта не само е с 15 процента по-лека от традиционните ковани части, но и технологията намалява времето за изпълнение. Тъй като компонентът е част от система, която пренася натоварването от колелата към конструкцията на самолета, той е изработен от титан за здравина. Изборът на материали придава на частта силни механични свойства, като същевременно е устойчива на корозия без необходимост от покритие, отпечатано с помощта на четирилазерен SLM 800 3D принтер. „Производството с добавки помага да спестите време във фазата на квалификация и сертифициране чрез бързо доставяне на части за тестване. Ние сме в състояние да произведем основни компоненти в рамките на няколко дни, Използването на процеса на коване отнема няколко месеца.“
снимка
△3D отпечатани части на преден колесник за частни самолети
3D печатът на големи форми за отливане на метални части е важно приложение на широкомащабния 3D печат. За метални индустриални части, които трябва да бъдат отлети, етапът на изработване на матрицата е трудоемък и отнема време. С пясъчните 3D принтери производителите могат да отпечатват 3D пясъчни отливки и форми директно, без да са необходими пълномащабни модели. VX4000 на Voxlejet е най-големият 3D принтер за леене в пясък в света и използва технология за струйно свързване, за да произвежда не само огромни форми, но и хиляди от тях в един процес на печат.
снимка
△Принтерът VX4000 на Voxlejet (Източник: Voxeljet)
мебели и превозни средства
снимка
△Стол, произведен от едно парче с помощта на WASP 3D принтер.
●Интериорните дизайнери също постепенно избират широкоформатния 3D печат за реализиране на сложни проекти и използването на уникални материали. Полимерите, особено рециклираната пластмаса, са най-често използваните материали за 3D отпечатани мебели, но могат да се използват и бетон и метал. Това училищно бюро с детски размери в Гамбия (по-долу) е пример за 3D принтиране, отговарящо на практическа нужда. Лек и издръжлив, този дизайн може да бъде произведен от рециклирана пластмаса, като също така решава проблема с пластмасовите отпадъци. Моделът е отпечатан на 3D принтер Magnum в The Industry Sweden в PETG пластмаса, често използвана в бутилки за напитки.
снимка
△ Прототипни бюра за тестване на 3D отпечатана концепция за училищни мебели в Гамбия, вероятно с използване на рециклирана пластмаса
●Има безброй примери за красиви 3D отпечатани столове и маси, включително прекрасната колекция от маси за кафе на NYXO Visionary Design (по-долу), изработени от олекотен разпенен PLA, отпечатани на 3D принтер Colossus XS.
снимка
△Серията скулптурни маси Primavera е проектирана от базираната в Дубай фирма за архитектура и продуктов дизайн NYXO Visionary Design и е отпечатана с помощта на ColorFabb PLA на принтер Colossus XS (Източник: Colossus)
Влизайки в Книгата на световните рекорди на Гинес както като най-голямата 3D отпечатана лодка, така и като най-големият физически 3D отпечатан обект до момента, е 3D отпечатаната лодка на снимката по-долу, която е дълга 7,72 метра. Лодката е отпечатана през 2019 г. от Центъра за модерни структури и композити към Университета на Мейн. Изработен е от пластмаса и дървесна целулоза. Отне само 72 часа за 3D отпечатване и тежи 2,2 тона.
снимка
△Напълно 3D отпечатана лодка в реален размер, произведена от Университета на Мейн
●Производителите на велосипеди също са избрали технологията за 3D печат, за да решат проблемите със заваряването в производствената си верига. 3D отпечатана рамка от една част не само спестява време, но позволява нови степени на свобода на дизайна, които не са ограничени от структурни съединения. Производителят на велосипеди е произвел модели от титан, стомана и композитни материали от въглеродни влакна. Електронният велосипед със стоманена рамка по-долу от Urwahn е масово произведен с помощта на метален 3D печат, за да се постигне баланс на форма, функция, лека конструкция и материали. Специални ластици в задния край окачват задните колела и създават нов тип комфорт при возене, докато стоманената рамка интегрира двигателя и батерията, казва компанията.
снимка
△3D отпечатан електрически велосипед със стоманена рамка на Urwahn
Съвети за дизайн и софтуер за големи разпечатки
снимка
△Високата 30-3D отпечатана статуя е сглобена от 365 отделни 3D отпечатани части и всяка част отнема 28 часа, за да се отпечата на 55 3D принтери
3D печатът от една част често е идеален, защото елиминира труда по сглобяването, ускорява производството и подобрява структурната цялост, тъй като няма шевове или повърхности. Ако обаче отпечатаният обект е толкова голям, че трябва да го разделите на множество части, как да разделите модела на 3D отпечатъци?
●За да завършите голям 3D печат, можете да разделите модела директно в CAD софтуер (като Fusion360 или Solid Works), който има предимството да ви позволява да проектирате някои помощни средства за сглобяване и подравняване, като пирони, неравности и жлебове, устни, или дупки и слотове;
●Ако просто възнамерявате да залепите големи предмети заедно или да използвате винтове (само за по-здрави материали като найлон, пълен с въглеродни влакна), можете да оставите операцията по разделянето на инструмент за рязане като Cura. Сегментирането е бързо и автоматизирано с помощта на мрежовите инструменти на Cura;
● Когато ръчно сегментирате цифровия модел, избягвайте да преминавате директно през детайлни зони или опорни зони. избягвайте разделяне в най-слабата точка на дизайна,
А именно тези области, които са много по-тънки от останалата част от модела.
Топ голям 3D принтер
снимка
△ GEFERTEC Arc60x WAAM Metal 3D принтер (Източник: Gefertec)
Ако искате да използвате 3D принтер за създаване на части като големи пластмасови части, подпори и знаци, можете да използвате широкоформатни 3D принтери с нишка, които по същество са същите като настолните принтери с нишка. Някои принтери могат да печатат с инженерни издръжливи материали.
Ако искате да станете по-големи от най-големите FDM принтери (плюс 1600 x 1200 x 1300), ще ви трябва 3D принтер с роботизирана ръка, роботизирана ръка с глава на екструдер, прикрепена към края. Те могат да бъдат поставени върху релси или надземни портали, така че на теория е възможно да се отпечатат до размера на наличните релси. Световният рекорд на Гинес за най-голям 3D принтер е сглобка на портална екструдираща глава в Университета на Мейн, която може да достигне 30,000 x 6700,000 mm. Този принтер обаче не се продава. Друго предимство на принтерите с роботизирана ръка е, че те често печатат с помощта на полимери в по-икономична форма на пелети
3D разпечатките със смола обикновено не могат да бъдат по-големи от 1,000mm, с няколко изключения като Kings 1700 Pro и 3D Systems ProX 950 поради изключително дългите времена за печат. Смолата обикновено отнема повече време от FDM.
снимка
△Средно голям бетонен 3D принтер се отличава с широкоформатни художествени приложения
3D принтерите за бетон са процъфтяващ пазар не само за домашно строителство, но и за всякакъв вид бетонни кофражни конструкции, мебели, конструкции и дори саксии и скулптури. 3D отпечатването на много големи метални части често се постига с техника за 3D принтиране с насочено отлагане на енергия, като например производство на добавки с електрическа дъга (WAAM). Тези методи използват 3D печатаща глава, монтирана на роботизирана ръка, която има широк обхват и е ограничена само от размера на ръката.
