Өөрийгөө хуулбарлах принтер компьютерийн зурган дээрээс объект үүсгэх үү? Шинжлэх ухааны зөгнөлт биш, харин үйлдвэрлэлд хувьсгал хийх бодит байдал
Хэдийгээр та бодож байгаагүй ч 1986 он бол чухал жил байсан. Лондонгийн хөрөнгийн биржийн зохицуулалтгүй болсон нь бидний мөнгөний талаарх бодлыг өөрчилсөн; Чернобыл цөмийн эрчим хүчний талаарх бидний бодлыг өөрчилсөн; Топ Gun киноны дууны талаарх бидний бодлыг өөрчилсөн бөгөөд анхаарал хандуулж буй хүмүүст зориулж Чак Халл хэмээх Америкийн нэгэн эрхэм бидний үйлдвэрлэлийн талаарх бодлыг өөрчилсөн.
Тэр жилийн 3-р сарын 11-нд (Ромыг уламжлалт байдлаар үүсгэн байгуулснаас хойш бараг нэг сая хоногийн дараа) Халл АНУ-ын 4, 575, 330 патентын дугаартай: "Гурван хэмжээст биетийг стереолитографийн аргаар үйлдвэрлэх төхөөрөмж" гэж олгосон. Ингээд 3D принтер мэндэллээ.
“Чак Халл бол энэ бүхнийг эхлүүлсэн хүн” гэж 3D хэвлэлийн компанийн 3T RPD-ийн борлуулалтын менежер Фил Килберн хэлэв. “Тэр үед Xerox-д ажиллаж байсан бөгөөд гурван хэмжээст загвар бүтээхийн тулд бэхийг давхарлан тавих санааг олсон. Тэрээр энэ үйл явцыг авч, анхны 3D хэвлэх компани болох 3D Systems-ийг үүсгэн байгуулсан.’
Эхэндээ
Hull-ийн анхны 3D принтер нь хэт ягаан туяаны нөлөөгөөр хатуу болж хувирдаг шингэн фотополимерийн савны гадаргуу дээр хоёр хэмжээст дүрс зурахын тулд хэт ягаан туяа ашигласан. Энэ процесс дахин дахин давтагдаж, 2 хэмжээст давхаргыг бий болгож 3 хэмжээст объектыг бий болгодог. Тэр цагаас хойш 3D принтерт хэрэглэгдэх процесс, материалууд нэлээд урт замыг туулсан ч үндсэн зарчим хэвээрээ байна.
“Бидний одоо ашиглаж байгаа машинууд лазер ашигладаг” гэж 3T RPD-ийн IT менежер Мартин Харрис хэлэв. "Үйл явц нь маш ухаалаг боловч үндсэн хэлбэрээрээ маш энгийн: бага зэрэг нунтаг аваад хайлуулна. Тиймээс манай машинуудад нунтаг материал, жишээлбэл, нейлон гэх мэт хэвлэгчийн камерт хайлах цэгээсээ доогуур хүртэл халаадаг. Дараа нь лазерууд нунтаг дээр үйлдвэрлэхийг хүссэн бүрэлдэхүүн хэсгийн хоёр хэмжээст хөндлөн огтлолыг зурж, 2D давхаргыг хайлуулдаг. Давхаргыг зурсны дараа хэвлэгчийн дэвсгэр 120 микрон [0.12мм]-ээр доош бууж, дараа нь дахин бүрэх гар нь нунтаг материалын өөр давхаргыг тарааж, лазерын мөрийг ашиглан процесс дахин эхэлнэ. дараагийн давхаргыг гарга.'
Энэ үйл явц нь өндөр температурт нунтаг хэсгүүдийн атомууд бие биендээ тархаж, хатуу хэсэг болох "синтерлэх" аргад тулгуурладаг. Гэхдээ зүгээр л нэг хуванцар руу лазер чиглүүлж, хэрэгтэй зүйл гарч ирнэ гэж хүлээх нь хангалтгүй.
'Таны хамгийн түрүүнд хийх зүйл бол өөрийн хийхийг хүссэн зүйлийнхээ 3D CAD [компьютерийн тусламжтай дизайн] загварыг гаргах явдал юм" гэж Харрис хэлэв.‘Дараа нь захиалгат программ хангамжийг ашиглан загваруудаа хэвлэгчийн орны хэмжээг харуулсан виртуал 3D орон зайд байрлуулна. Тэндээс та бүх файлуудаа STL-д хадгалдаг - стереолитографи эсвэл гурвалжин файлууд - файлуудыг бэлэн болгосны дараа та тэдгээрийг ямар ч зузаантай болгон хувааж болно. Эдгээр бүх хэрчсэн файлууд нь принтерийг удирддаг компьютер руу илгээгдэх бөгөөд дараа нь go товчийг дарахад л хэвлэгч үүнийг хэвлэх болно. Хачирхалтай нь эдгээр принтерийн ихэнх хэсгийг энд байгаа бусад принтерүүд дээр хэвлэсэн тул өөрөө давтагддаг болсон.’
Харрис сүүлийн 13 жилийн турш 3T RPD-тэй хамтран ажиллаж байгаа бөгөөд хамгийн сүүлд Race Ware унадаг дугуйн эд ангиудын компанийг үүсгэн байгуулж, Garmin хуванцар холбохоос титан гинж баригч хүртэл бүтээгдэхүүнээ 3T RPD принтер ашиглан үйлдвэрлэдэг.
“Би SRM ажиллуулж, Easton TT хос баартай болохоор ийм зүйл хийсэн” гэж Харрис хэлэв. “Би баарны бэхэлгээ хайхаар очиход аймшигт адаптерийн иж бүрдэл л олсон тул би өөрөө хийе гэж бодсон. Хэрэв надад зориулж нэгийг хийвэл өөр хүн авахыг хүсч байгаа эсэхийг харна гэж бодсон тул TT форум руу орж, эргэн тойрноо асуув. Жэйсон Сванн гэх энэ залуу Garmin авахыг хүсч байгаагаа хэлсэн бөгөөд тэрээр CAD дизайнер байсан тул надад дизайныг өгсөн. Эхний давталтаас одоо борлуулж буй хувилбар руу шилжихэд ердөө гурав, дөрвөн сар зарцуулсан.’
Харрисын хэлснээр 3D үйлдвэрлэлийн гол ахиц дэвшлийн нэг бол бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх, сайжруулах хурд, хялбар байдал юм. Зурах самбараас эцсийн нийтлэл хүртэлх ерөнхий үйл явц нь уламжлалт аргуудтай харьцуулахад маш хурдан байдаг ч хэвлэж буй бүтээгдэхүүний нарийн төвөгтэй байдал, тооноос хамааран бүтээх хугацаа хэдэн цагаас долоо хоног хүртэл үргэлжилдэг.
“3D хэвлэх гэх мэт бусад үйлдвэрлэлийн процессуудаас ялгаатай нь ямар ч багаж хэрэгсэл байхгүй” гэж Харрис хэлэв. 'Миний хийх ёстой зүйл бол CAD загвар бүтээх, хэд хэдэн туршилт хийх, хэд хэдэн өөрчлөлт хийх, дараа нь би үүнд сэтгэл хангалуун байвал хэвлэж эхлэх явдал юм. Хүмүүс толгойгоо эргүүлэхэд хэцүү байдаг. Тэд "Хоёр, гурван долоо хоног" гэж хариулж байхад тэд "Ирэх оны дөрөвдүгээр улиралд бэлэн болно" гэж хэлж дассан байдаг.'
Шуурхай загварчлал
Мэдээж 3T RPD болон Race Ware ганцаараа биш; Одоогоор 3D хэвлэлийн үр шимийг хүртэж, хил хязгаарыг улам бүр ахиулах хүсэлтэй бусад үйлдвэрлэгчид болон салбарууд бий. Ауди компани I, Robot кинонд гарсан RSQ концепт машиныг бүтээхдээ 3D хэвлэх роботуудыг ашигласан; Саубер зэрэг Формула 1-ийн багууд машиндаа 3D хэвлэсэн тоормосны суваг ашигладаг бөгөөд хамгийн сүүлд Голландын архитекторын Dus Architects компани байшинг бүхэлд нь 3D хэвлэх төлөвлөгөөгөө зарласан. Хэрэв энэ бүхэн хэрэгжих боломжтой бол (байшинг "KarmerMaker" нэртэй зургаан метрийн өндөртэй хэвлэгч дээр хэсэг хэсгээр нь барих болно) унадаг дугуй өөрөө ямар үр дагавартай байж болох вэ? Ридли мотоциклийн судалгаа, хөгжлийн хэлтсийн дарга Дирк Ван ден Берк бол өөрийгөө мэддэг гэж боддог хүн юм.
“Бид сүүлийн хоёр, гурван жилийн турш Ноа Хурдан сэрээний тоормос гэх мэт жижиг прототип эд ангиудыг хэвлэж байна” гэж Ван ден Берк хэлэв. "Гэхдээ энэ жил анх удаа [2013] бид Dean TT дугуйн шинэ хувилбарыг хөгжүүлэх ажлын хүрээнд бүхэл бүтэн рамыг хэвлэв. Энэ нь унах эсвэл стресст ороход хангалттай хүчтэй биш ч салхины хонгил болон угсралтын туршилтад агаарын туршилт хийхэд тохиромжтой. Бид үүнийг бодит бүрэлдэхүүн хэсгүүдээр бүрдүүлж, бүх зүйл тохирсон эсэхийг харах боломжтой.’
Race Ware-ийн нэгэн адил хурдан загварчлал гэгддэг энэ төрлийн 3D хэвлэх нь Ридлид хурдан бөгөөд хямд өөрчлөлт хийх боломжийг олгодог. Декан хонгилд туршихын тулд хоолойн хэлбэрээс эхэлсэн. Дараа нь бид бүрэн хүрээ барьсан. Бид эдгээрийг туршиж, үнэлж, дараа нь буцаж очоод жижиг өөрчлөлтүүдийг хийдэг. Энэ бол гайхалтай зүйл - жижиг өөрчлөлтүүдийг маш хурдан хийх боломжтой. Та зүгээр л товчлуур дээр дараад принтер хэвлэхээ болихыг хүлээх хэрэгтэй.
‘Өмнө нь та ногоон гэрэл асч, хүрээ үйлдвэрлэгчид хэвийг хайчилж эхлэх хүртэл компьютер, программ хангамж ашиглан жааз хийдэг байсан. Хэдийгээр 3D хэвлэх нь хямд технологи биш ч хэв нээсэн, хүрээтэй холбоотой ямар нэг буруу зүйл олж хараад, шинээр эхлэхээс хамаагүй хямд байх болно гэж Ван де Берк нэмж хэлэв.
Тиймээс хэрвээ 3T RPD зэрэг компаниуд металлаар хэвлэж чаддаг бол Ридли зэрэг үйлдвэрлэгчид бүхэл бүтэн унадаг дугуйн жаазыг аль хэдийн хэвлэж байгаа бол бид яагаад энэ хоёрыг нийлүүлж, унадаг дугуйг хэвлэж эхлүүлж болохгүй гэж?
“Унаах явцад рам ачаалагддаг тул бүрэн рам хийхэд нэлээд хэцүү байдаг” гэж Ван ден Берк тайлбарлав. Энэ бол бүх төрлийн стресс, ачааллыг даван туулах чадвартай нарийн төвөгтэй бүтэц юм. Нүүрстөрөгчийн тусламжтайгаар та давхарга үүсгэх арга зам нь хүрээг тодорхой чиглэлд бат бөх эсвэл хатуу болгодог. Хэвлэх үед -н шинж чанарыг хянахад илүү хэцүү болно.
материал ба энэ нь хүрээ үйлдвэрлэхэд хэцүү болгодог. Гэсэн хэдий ч бүх зүйл энэ чиглэлд явж байгаа нь гарцаагүй.’
Хамшгийн хэмнэлт
Сувгийн эргэн тойронд Бристол хотод 3D хэвлэсэн жаазны бодит байдал улам бүр ойртож буй нэг компани бий.
Charge Bikes нь EADS (Европын Аэронавтикийн Батлан хамгаалах, Сансрын Компани)-тай хамтран анхны үйлдвэрлэлээр хэвлэгдсэн завсардсан хүүхдүүдийг бүтээхээр ажиллаж байна. Ti6Al4V титанаар хийгдсэн, завсардсан хүүхдүүдийг Charge-ийн хөлдөөгч дугуйнд гагнахын тулд Тайвань руу тээвэрлэхээс өмнө EADS-ийн үйлдвэрт хэвлэдэг. Гэсэн хэдий ч EN шалгалт болон Charge pro rider Крис Меткалфийн удирдлага дор найман сарын турш хүнд хэцүү ажил хийсэн хүүхдүүд CNC-д ажилладаг үеэлүүд шигээ амжилттай байдгийг харуулсан ч тэд болон тэдний нэг хэсэг болох үйл явц нь хязгааргүй юм.
Charge-ийн Нейл Казинс хэлэхдээ, Одоогоор хэвлэсэн тасалдлууд нь стандарт хөлдөөгчийн фрэймийн үнэд 20% нэмж байгаа нь нэг хэсэг нь хэвлэгчийн хэмжээнээс шалтгаалж угсралт бүр нь зөвхөн дээд тал нь 50 тасалдал гаргах боломжтой байдаг. Мөн бид энд байгаа хэвлэгчийн тоогоор хязгаарлагдаж байна – одоогоор Их Британид өөр гурван компанид л байдаг – мөн тэдгээрийг ашиглахад шаардагдах туршлага, ур чадвар.’
Үеэлүүд ирээдүйд машины хэмжээ, тоо нэмэгдэхийн хэрээр ийм эд анги үйлдвэрлэх өртөг буурахгүй байх шалтгаан байхгүй гэж онцлон тэмдэглэсэн ч одоохондоо технологи хаашаа явж байгаа талаар бодитоор ярьж байна: Бид Үргэлж эд ангиудын төлөвлөгөө гаргаж ирдэг бөгөөд энд саяхан шинэ үйлдвэрлэлийн дизайнер ажилд авсан. Санах нэг зүйл бол олон эд анги нь маш үнэтэй байх тул бид дистрибьютерийн тавиур дээр олон жилийн турш суух зүйл хийхээс болгоомжлох хэрэгтэй. Унадаг дугуйн салбарын томоохон тоглогчид бидэнтэй болон EADS-тай холбогдож технологийн талаар илүү их мэдээлэл авсан бөгөөд богино хугацаанд 3D хэвлэлтийг зангилаа, механизм гэх мэт эд ангиудыг бүтээхэд ашиглаж байгааг хялбархан харж байна. болон хуурцаг.'
Race Ware-ийн Мартин Харрис аэродинамик гуру Саймон Смарттай хамтран титан бариул хийснээр нэг алхам түрүүлж магадгүй юм. Дууссан, борлуулах боломжтой зүйл биш ч (Харрис одоогийн хувилбар нь түүнд 5,000 фунт стерлингийн үнэтэй байсан тул нэгийг нь солих нь бага зэрэг хэцүү байж магадгүй гэж тооцоолсон) энэ нь 3D хэвлэлт ямар түвшинд байгааг, мөн ямар түвшинд байгааг нотлоход л хангалттай. Энэ нь Race Ware, Charge зэрэг компаниудын очихыг хүссэн газартаа хүрэх болно.
“3D хэвлэлийн ирээдүйн түлхүүр бол үйл явцыг ойлгох явдал юм” гэж 3T RPD-ийн Фил Килберн хэлэв. “Хүмүүсийг технологид итгэх, энэ нь юу хийж болох, юу хийх боломжгүйг сургахад биднээс номлолын маш их ажил шаардлаа. Та үйл явцыг ойлгосны дараа л түүний давуу талыг ашиглах боломжтой. Энэ нь хараахан хүрч амжаагүй байгаа ч 3D хэвлэх нь тэсрэх болно.’
Нарийн хэвлэмэл: 3D хэвлэл хэрхэн ажилладаг вэ
- 3T RPD нь хуванцараар бүтээгдэхээс гадна Race Ware-ийн захиалсан титан гинж баригч зэрэг металл эд ангиудыг хэвлэдэг цуврал машинуудтай.
- Хэвлэгчийн камерыг 70°С хүртэл халааж, 1000°C+ температурт ажилладаг нэг шилэн лазер нь титан нунтаг давхаргад хоёр хэмжээст давхаргыг гаргахаас өмнө.
- Таны харж байгаа тод цагаан гэрэл нь лазерын цэг биш, харин нунтаг титан хайлах үед ялгардаг хүчтэй гэрэл юм.
- Гинж баригчийг 20 микрон давхаргаар бүтээдэг – давхарга бүрийг судалсны дараа шинэхэн нунтаг давхаргыг тараахаас өмнө хэвлэгчийн орны хэмжээ 0.02 мм-ээр буурдаг.
- Металл хэвлэгчийн ор нь хуванцар хэвлэгчийн ороос хамаагүй бага байдаг. Гэхдээ 3T RPD-н хамгийн сүүлийн үеийн машинууд өмнөхөөсөө 50%-иар илүү бүтээгдсэн.
- Хэвлэгчийг томруулахад хамгийн том асуудал нь фокуслах лазертай холбоотой байдаг. Жижиг металл принтерүүд нэг лазер ашигладаг бол том талбайтай хуванцар принтерүүд хоёр лазерыг ашиглах ёстой.
- Гурван гинж баригчийг титанаар хэвлэхэд дөрвөн цаг орчим болно. Принтерийн орон дээр 50 хүртэл шахаж болно, гэхдээ бүтээх хугацаа 12 цаг болж нэмэгдэнэ.
- Барилга дууссаны дараа овоолсон элснээс чулуу гаргаж авахтай адил эд ангиудыг нь салгаж болно. Үлдсэн нунтгийн ихэнх хэсгийг дахин боловсруулж, дараагийн бүтээцэд оруулна.
