Existuje veľa technológií, pomocou ktorých sa tento prírodný princíp realizuje; každá z nich má svoje výhody a optimálne oblasti použitia. Hlavným rozdielom medzi technológiami je materiál použitý v modeli a spôsob jeho použitia. 3D prototypové stroje sú v prevádzke už niekoľko desaťročí a úspešne sa používajú v rôznych oblastiach.
Prototyp sa vyrába pri navrhovaní ľubovoľného produktu: s jeho pomocou určuje tím dizajnérov, dizajnérov a technológov možnosti výroby daného modelu. Je veľmi dôležité vedieť, ako bude súčasť vyzerať po vykonaní rozhodnutia. Pred schválením návrhu a technológie výroby konečného produktu môže model prejsť dvadsiatimi alebo viacerými iteráciami a až potom bude odoslaný do výroby. Najväčšou prekážkou prototypovania vždy boli náklady - zvyčajne nikdy nízke -, ale s 3D prototypovacími strojmi existuje príležitosť dramaticky znížiť náklady.
3D prototypy sa dnes používajú v mnohých výrobných odvetviach. Ak sa obrátime na automobilový a letecký priemysel, potom práve v nich je 3D prototypovanie veľmi dôležité. Najdôležitejšou výzvou pre tieto odvetvia je skrátenie času potrebného na vývoj nového produktu. Automobil a letecké spoločnosti spravidla potrebujú na uvedenie nového modelu na trh najmenej tri až sedem rokov. Nástrojom na dosiahnutie tohto cieľa je použitie priemyselných CAD systémov na virtualizáciu a rýchle 3D prototypovanie. Virtualizácia 3D modelu na počítači môže viesť k efektívnejším návrhom, ale konečné rozhodnutie bez fyzického 3D modelu môže byť mimoriadne ťažké.
V priemyselných CAD systémoch sa po prvýkrát objavila potreba vytvárať 3D modely (3D prototypy) priamo zo súborov CAD. Ale pre ďalšie oblasti, ako sú GIS, medicína a ďalšie, je veľmi dôležité, aby používanie 3D prototypov otváralo nové a neobmedzené možnosti. Dnešné technológie 3D prototypov poskytujú nákladovo efektívnejší prístup, ktorý výrazne znižuje čas aj peniaze.
Z Corporation a 3D tlač
Medzi najinovatívnejšie spoločnosti v oblasti 3D rýchlych prototypov patrí Z Corporation, ktorá od roku 1997 vyrába komerčné atramentové 3D tlačiarne s cieľom pomôcť urýchliť priemyselný dizajn a zvýšiť efektivitu práce. Či už ide o výskum nového dezénu pneumatiky alebo viacvrstvovej podrážky pre profesionálne tenisky, architektonický projekt alebo modelovanie ľudského srdca - to všetko si vyžaduje vytvorenie fyzikálnych modelov.
Metóda 3D prototypov spoločnosti Z Corporation je založená na spájaní prášku po vrstvách a znižuje čas a náklady na výrobu jedného modelu (podrobný popis nájdete v článku „Trojrozmerné prototypy“).
Zvyčajne sú náklady na vybavenie na rýchle 3D prototypovanie viac ako milión rubľov a najmenej ďalší milión sa vynakladá na školenie špecialistov na prácu na tomto zariadení. Na rozdiel od iných strojov vás 3D tlačiarne Z Corporation budú stáť niečo vyše pol milióna rubľov a náklady na školenie špecialistu sú náklady na jeho zaškolenie za jeden deň, pretože tieto tlačiarne sú ľahko ovládateľné, takže ich môže používať ktokoľvek.
Rýchlosť, nízke náklady, všestrannosť a schopnosť získať farebné 3D modely - to všetko sú jedinečné príležitosti, ktoré budú v budúcnosti ešte dôležitejšie pre odvetvia, v ktorých sú dôležité efektívnejšie spôsoby uvádzania výrobkov a služieb na trh.
Rad 3D tlačiarní možno zhruba rozdeliť do dvoch hlavných typov.
Univerzálne 3D tlačiarne (Z310 +; Z510)
Tlačiarne, ktoré umožňujú použitie širokej škály médií v aplikáciách od jednoduchého modelovania po priemyselné formovanie. Tieto tlačiarne podporujú neustále zdokonaľovanie pracovného toku, ako aj vývoj materiálov pre 3D tlač, aby vyhovovali novým požiadavkám trhu.
Kancelárske 3D tlačiarne (Z150; Z250; Z350; Z450; Z650)
Charakteristickým rysom tejto kategórie 3D tlačiarní je pohodlie a jednoduché použitie:
• minimálne požadované zručnosti a školenie;
• väčšina operácií sa vykonáva automaticky;
• automatická konfigurácia a diagnostika;
• automatizovaný systém na plnenie a opätovné použitie prášku;
• intuitívny ovládací panel.
Tlačiarne pracujú na vytváraní odolných a vysoko presných 3D modelov iba z vysoko kvalitného kompozitného materiálu.
Nové modely
V júni 2010 spoločnosť Z Corporation predstavila kancelárske 3D tlačiarne základnej úrovne už od 19 920 dolárov (menej ako 600 000 RUB) a ponúkla riešenia, vďaka ktorým bude 3D prototypovanie dostupné pre väčšinu dizajnérov, inžinierov, architektov a študentov.
Najkompaktnejšie sú 3D tlačiarne ZPrinter 150 (čiernobiele) a ZPrinter 250 (farebné), čo je veľmi výhodné v rôznych situáciách, napríklad v učebniach alebo v malých kanceláriách. Na rozdiel od iných komerčných 3D tlačiarní sa ZPrinter 150 a ZPrinter 250 používajú veľmi ľahko a majú najnižšie výrobné náklady na jeden centimeter zväčšeného modelu, čo je pravdepodobne rozhodujúcim faktorom pri výbere 3D prototypovacieho stroja.
V súčasnosti je to asi 7 rubľov na 1 cm3, čo je najnižšia nákladová cena v oblasti 3D prototypov. Tento parameter je dosiahnutý technológiou syntézy jednotlivých vrstiev, ktorá sa používa v 3D tlačiarňach od spoločnosti Z Corporation, pretože neexistujú žiadne podporné štruktúry a nepoužitý prášok sa znovu použije na vytvorenie ďalších modelov, čím sa dosiahne takmer bezodpadové použitie materiálov.
Proces následného spracovania dospelých 3D modelov je tiež čo najviac prístupný, pretože v najjednoduchšom prípade ide o obvyklú impregnáciu modelu slanou vodou, čo zase dáva jedinečnú príležitosť používať 3D tlačiarne Zcorp vo vzdelávacích inštitúciách, kde existujú vysoké environmentálne požiadavky a akékoľvek použitie chemických látok škodlivých pre ľudské zdravie.
Nové modely 3D tlačiarní sa vyrábajú v novej štandardnej veľkosti a zaberajú veľmi málo miesta, takmer sa blížia veľkosti kancelárskych kopírok.
Čo je pre obsluhu veľmi dôležité a pohodlné - procesy vkladania plotra sú plne automatizované, počnúc inštaláciou kaziet s pojivom až po naloženie prášku, ktorý
je plne automatizovaný a neumožňuje prebudenie jedného gramu prášku, čím čističe pripraví o prácu.
Nové modely prirodzene umožňujú aj automatické odstránenie a opätovné použitie prášku, až kým sa všetok nespotrebuje alebo pre ďalší model nemusíte prášok pridávať, jednoducho pripojením novej nádoby. Tlačiarne majú samozrejme zabudovanú diagnostiku množstva spotrebného materiálu a stavu procesu syntézy po jednotlivých vrstvách.
Jednoduchosť a intuitívne ovládanie, ako aj absencia potreby špeciálneho školenia, je ďalším veľkým plusom, ktorý umožňuje inžinierovi alebo študentovi ihneď po vybalení 3D tlačiarne pustiť sa do práce a ľahko preniesť svoju myšlienku do reality.
Pri konštrukcii modelu tlačiareň nevyžaduje prítomnosť obsluhy; ľudský zásah je nevyhnutný iba vo fáze spustenia tlačiarne a je obmedzený na niekoľko minút. Je tiež možné diaľkovo ovládať tlačiareň, čo umožňuje ovládať všetky parametre 3D tlače modelu: aj keď nemáte fyzickú schopnosť ovládať aktuálny stav tlačiarne zobrazenej na jej LCD displeji, môže to byť sa dá urobiť bez toho, aby ste vstali zo sedadla - pomocou schopností softvéru Zprint.
Ale asi hlavnou výhodou 3D tlačiarní Z Corporation je rýchlosť! Séria ZPrinter tlačí päť až desaťkrát rýchlejšie, ako umožňujú iné trojrozmerné technológie syntézy po vrstvách, a schopnosť simultánneho rastu neobmedzeného počtu modelov, ktoré sa zmestia do pracovného objemu komory, poskytuje nepopierateľnú výhodu v rýchlosti výroby modelu a výrazne zvyšuje produktivitu, čo umožňuje sériovým tlačiarňam ZPrinter plne vyhovovať potrebám používateľov.
Veľmi často počúvam od potenciálnych používateľov ZPrinter: akú presnosť poskytujú 3D tlačiarne Z Corporation? Sami sme sa veľmi zaujímali o odpoveď na túto otázku a urobili sme jednoduchý test: vytlačili sme kocku so stranou 100 mm. Ako je ľahko pochopiteľné z princípu fungovania 3D tlačiarní Z Corporation, hlavná chyba bude pozorovaná pozdĺž osi Z alebo jednoduchšie vo výške, pretože proces lepenia modelu z masy práškovej vrstvy pomocou vrstva znamená vysušenie lepidla (spojiva), v dôsledku čoho sa objaví zvislé zmrštenie. Naše merania priniesli nasledujúci výsledok: pri výške 100 mm bolo zmrštenie 0,15 mm, čo je celkom porovnateľné s presnosťou dosiahnutou na vstrekolisoch. O presnosti v rovine X-Y môžeme povedať, že je zabezpečená samotnou mechanikou 3D tlačiarne a nezávisí toľko od zmrštenia prášku ako od výšky.
ZPrinter 250 má jedinečný nový systém reprodukovateľnosti farieb. Rozsah dostupných farieb pre ZPrinter 450 a 650 sa tiež zmenil (teraz ukazuje skutočný počet farieb) na 180 000 jedinečných farieb pre ZPrinter 450 a 390 000 jedinečných farieb pre ZPrinter 650.
Asi sa mnohí budú pýtať: prečo iba 64 farieb? Odpoveď je dosť jednoduchá: pretože táto 3D tlačiareň je základným modelom a je určená hlavne na vytváranie koncepčných a prezentačných modelov, obmedzený farebný priestor je pre tieto modely dokonca prínosom.
Hlavné charakteristiky kancelárskych 3D tlačiarní od spoločnosti Z Corporation sú uvedené v tabuľke.
Normálne 0 nepravdivé nepravdivé nepravdivé RU X-NONE X-NONE MicrosoftInternetExplorer4
Charakteristiky |
ZPrinter 150 |
ZPrinter 250 |
ZPrinter 350 |
ZPrinter 450 |
ZPrinter 650 |
| Rozlíšenie, body / palec | 300 x 450 | 300 x 450 | 300 x 450 | 300 x 450 | 600 x 540 |
| Minimálna veľkosť topologického prvku, mm | 0,4 | 0,4 | 0,15 | 0,15 | 0,1 |
| Farba (počet jedinečných farieb na diel) | Farba materiálu | 64 farieb (farba základnej kombinácie) | Farba materiálu | 180 000 farieb (široký farebný rozsah) | 390 000 farieb (maximálny počet farieb) |
| Vertikálna rýchlosť stavby objektu, mm / h | 20 | 20 | 20 | 23 | 28 |
| Objem pracovnej komory, mm | 236x185x127 | 236x185x127 | 203x254x203 | 203x254x203 | 254x381x203 |
Na základe materiálov od spoločnosti Z Corporation a našich vlastných skúseností
Dmitrij Oshkin
E-mail: [email protected]
