Obstaja veliko tehnologij, s pomočjo katerih se uresničuje to naravno načelo; vsaka ima svoje prednosti in optimalna področja uporabe. Glavna razlika med tehnologijami je material, uporabljen v modelu, in način njegove uporabe. Stroji za 3D izdelavo prototipov delujejo že nekaj desetletij in se uspešno uporabljajo na različnih področjih.
Med oblikovanjem katerega koli izdelka se izdela prototip: z njegovo pomočjo skupina oblikovalcev, oblikovalcev in tehnologov določi možnosti izdelave določenega modela. Zelo pomembno je vedeti, kako bo videti del po odločitvi. Model lahko preide dvajset ali več ponovitev, preden je odobrena tehnologija načrtovanja in izdelave končnega izdelka, šele nato pa bo poslan v proizvodnjo. Največja ovira za izdelavo prototipov so bili vedno stroški - običajno nikoli nizki -, toda s 3D napravami za izdelavo prototipov obstaja možnost dramatičnega znižanja stroškov.
3D prototipi se danes uporabljajo v številnih predelovalnih panogah. Če se obrnemo na avtomobilsko in letalsko industrijo, je prav pri njih 3D prototipiranje zelo pomembno. Najpomembnejši izziv za te panoge je skrajšati čas za razvoj novega izdelka. Praviloma potrebujejo avtomobilski in letalski prevozniki vsaj tri do sedem let, da na trg uvedejo nov model. Orodje za dosego tega cilja je uporaba industrijskih CAD sistemov za virtualizacijo in hitro 3D izdelavo prototipov. Virtualizacija 3D-modela v računalniku lahko privede do učinkovitejših oblik, vendar je dokončna odločitev brez fizičnega 3D-modela lahko izredno težka.
Prvič se je v industrijskih CAD sistemih pojavila potreba po ustvarjanju 3D modelov (3D prototipov) neposredno iz datotek CAD. Toda za druga področja, kot so GIS, medicina in druga, je zelo pomembno, da uporaba 3D prototipov odpira nove in neomejene možnosti. Današnje tehnologije 3D izdelave prototipov omogočajo stroškovno učinkovitejši pristop, ki bistveno zmanjša čas in denar.
Z Corporation in 3D tiskanje
Med najbolj inovativnimi podjetji za hitro prototipiranje 3D je Z Corporation, ki od leta 1997 proizvaja komercialne brizgalne 3D-tiskalnike, da bi pospešila industrijsko oblikovanje in izboljšala delovno učinkovitost. Ne glede na to, ali gre za raziskovanje nove tekalne plasti ali večplastnega podplata za profesionalne superge, arhitekturni projekt ali modeliranje človeškega srca - vse to zahteva izdelavo fizičnih modelov.
Metoda 3D oblikovanja prototipov Z Corporation temelji na vezavi prahu po plasteh in zmanjšuje čas in stroške izdelave enega modela (za podroben opis glej članek "Tridimenzionalno izdelava prototipov").
Običajno stroški opreme za hitro 3D izdelavo prototipov znašajo več kot milijon rubljev, vsaj še milijon pa se porabi za usposabljanje strokovnjakov za delo na tej opremi. Za razliko od drugih strojev vas bodo 3D-tiskalniki Z Corporation stali nekaj več kot pol milijona rubljev, stroški usposabljanja specialista pa so stroški njegovega usposabljanja v enem dnevu, saj je s temi tiskalniki tako enostavno upravljati, da jih lahko uporablja vsak.
Hitrost, poceni, vsestranskost in zmožnost pridobivanja barvnih 3D modelov - vse to so edinstvene priložnosti, ki bodo v prihodnosti še pomembnejše za panoge, kjer so pomembni učinkovitejši načini trženja izdelkov in storitev.
Linijo 3D-tiskalnikov lahko približno razdelimo na dve glavni vrsti.
Univerzalni 3D tiskalniki (Z310 +; Z510)
Tiskalniki, ki omogočajo uporabo najrazličnejših medijev v aplikacijah, od preprostega modeliranja do industrijskega oblikovanja. Ti tiskalniki podpirajo nenehno izboljševanje poteka dela in razvoj materialov za 3D tiskanje, ki ustrezajo novim tržnim zahtevam.
Pisarniški 3D tiskalniki (Z150; Z250; Z350; Z450; Z650)
Posebnost te kategorije 3D-tiskalnikov je priročnost in enostavnost uporabe:
• minimalne spretnosti in usposobljenost;
• večina operacij se izvede samodejno;
• samodejna konfiguracija in diagnostika;
• avtomatiziran sistem za nalaganje in ponovno uporabo prahu;
• intuitivna nadzorna plošča.
Tiskalniki delajo samo z visokokakovostnimi kompozitnimi materiali, da ustvarijo trpežne in zelo natančne 3D modele.
Novi modeli
Junija 2010 je družba Z Corporation predstavila pisarniške 3D-tiskalnike začetnega razreda s samo 19.920 USD (manj kot 600.000 RUB) in ponovno ponudila rešitve, s katerimi je 3D prototipiranje na voljo večini oblikovalcev, inženirjev, arhitektov in študentov.
3D tiskalnika ZPrinter 150 (enobarvni) in ZPrinter 250 (barvni) sta najbolj kompaktna, kar je zelo priročno v različnih situacijah, na primer v učilnicah ali v majhni pisarni. V nasprotju z drugimi 3D tiskalniki komercialne kakovosti sta ZPrinter 150 in ZPrinter 250 izjemno enostavna za uporabo in imata najnižje proizvodne stroške na cc gojenega modela, kar je verjetno odločilni dejavnik pri izbiri 3D prototipa.
Trenutno znaša približno 7 rubljev na 1 cm3, kar je najnižja cena na področju 3D izdelave prototipov. Ta parameter dosežemo s tehnologijo sinteze po plasteh, ki jo v 3D-tiskalnikih uporablja Z Corporation, saj ni nobenih nosilnih struktur, neuporabljen prah pa se ponovno uporabi za izdelavo naslednjih modelov, kar omogoča skorajda brez odpadkov uporabo materialov.
Postopek naknadne obdelave gojenih 3D modelov je tudi čim bolj dostopen, saj gre v najpreprostejšem primeru za običajno impregnacijo modela s slano vodo, kar pa daje enkratno priložnost za uporabo 3D-tiskalnikov Zcorp v izobraževalnih ustanovah, kjer obstajajo visoke okoljske zahteve in kakršna koli uporaba kemičnih snovi, škodljivih za zdravje ljudi.
Novi modeli 3D-tiskalnikov so narejeni v novi standardni velikosti in zavzamejo zelo malo prostora, skoraj se približujejo velikosti pisarniških kopirnih strojev.
Kaj je zelo pomembno in priročno za delovanje - postopki nalaganja ploterja so popolnoma avtomatizirani, od namestitve kartuš z vezivom do nalaganja prahu, ki
popolnoma avtomatiziran in ne dovoli, da se zbudi niti en gram praška, s čimer čistilcem odvzame delo.
Novi modeli seveda omogočajo tudi samodejno odstranjevanje in ponovno uporabo prahu, dokler ga ne porabite, ali pa za naslednji model prahu ni treba dodajati, tako da z njim priključite novo posodo. Seveda imajo tiskalniki vgrajeno diagnostiko količine potrošnega materiala in stanja postopka sinteze po plasteh.
Preprostost in intuitivno delovanje ter odsotnost potrebe po posebnem usposabljanju je še en velik plus, ki inženirju ali študentu omogoča, da se takoj po razpakiranju 3D-tiskalnika loti dela in svojo idejo zlahka prenese v resničnost.
Med izdelavo modela tiskalnik ne zahteva prisotnosti operaterja; človeško posredovanje je potrebno le v fazi zagona tiskalnika in je omejeno na nekaj minut. Možno je tudi daljinsko upravljanje tiskalnika, ki vam omogoča nadzor nad vsemi parametri 3D-tiskanja modela: tudi če nimate fizične zmožnosti nadzora trenutnega stanja tiskalnika, prikazanega na njegovem LCD zaslonu, lahko to opravite brez vstajanja s sedeža - z uporabo zmogljivosti programske opreme Zprint.
Verjetno pa je glavna prednost 3D tiskalnikov Z Corporation hitrost! Serija ZPrinter tiska pet do desetkrat hitreje, kot to omogočajo druge tridimenzionalne tehnologije sinteze po plasteh, in zmožnost hkratne rasti neomejenega števila modelov, ki se prilegajo delovni prostornini komore, daje nedvomno prednost v hitrosti izdelave modelov in znatno poveča produktivnost, kar omogoča serijskim tiskalnikom ZPrinter, da v celoti zadovoljijo potrebe uporabnikov.
Zelo pogosto slišim od potencialnih uporabnikov ZPrinter: kakšno natančnost zagotavljajo 3D-tiskalniki Z Corporation? Sami smo bili zelo zainteresirani za odgovor na to vprašanje in naredili smo preprost test: natisnili smo kocko s stranico 100 mm. Kot je enostavno razbrati iz načela delovanja 3D-tiskalnikov Z Corporation, bomo glavno napako opazili vzdolž osi Z ali, bolj preprosto, v višini, saj postopek lepljenja modela iz mase praškaste plasti s sloj pomeni sušenje lepila (veziva), zaradi česar se bo pojavilo navpično krčenje. Naše meritve so dale naslednji rezultat: pri višini 100 mm je bilo krčenje 0,15 mm, kar je povsem primerljivo z natančnostjo, dobljeno na brizgalnih strojih. O natančnosti v ravnini X-Y lahko rečemo, da jo zagotavlja mehanika samega 3D-tiskalnika in ni odvisna toliko od krčenja prahu kot od višine.
ZPrinter 250 ima edinstven nov sistem ponovljivosti barv. Spremenjena je tudi paleta razpoložljivih barv za ZPrinter 450 in 650 (zdaj prikazuje resnično število barv) na 180.000 edinstvenih barv za ZPrinter 450 in 390.000 edinstvenih barv za ZPrinter 650.
Verjetno se bodo mnogi vprašali: zakaj le 64 barv? Odgovor je dovolj preprost: ker je ta 3D tiskalnik začetni model in je v glavnem namenjen ustvarjanju konceptnih in predstavitvenih modelov, je omejen barvni prostor za takšne modele celo blagodejno.
Glavne značilnosti pisarniških 3D-tiskalnikov podjetja Z Corporation so prikazane v tabeli.
Normal 0 false false false RU X-NONE X-NONE MicrosoftInternetExplorer4
Značilnosti |
ZPrinter 150 |
ZPrinter 250 |
ZPrinter 350 |
ZPrinter 450 |
ZPrinter 650 |
| Ločljivost, pike / palec | 300 x 450 | 300 x 450 | 300 x 450 | 300 x 450 | 600x540 |
| Najmanjša velikost topološkega elementa, mm | 0,4 | 0,4 | 0,15 | 0,15 | 0,1 |
| Barva (število unikatnih barv na del) | Barva materiala | 64 barv (osnovna kombinacija barv) | Barva materiala | 180.000 barv (široka barvna lestvica) | 390.000 barv (največje število barv) |
| Navpična hitrost gradnje predmeta, mm / h | 20 | 20 | 20 | 23 | 28 |
| Prostornina delovne komore, mm | 236x185x127 | 236x185x127 | 203x254x203 | 203x254x203 | 254x381x203 |
Na podlagi materialov Z Corporation in lastnih izkušenj
Dmitrij Oshkin
E-naslov: [email protected]
