Има много технологии, с помощта на които се реализира този естествен принцип; всеки има свои предимства и оптимални области на приложение. Основната разлика между технологиите е материалът, използван в модела, както и как се прилага. Машините за 3D прототипиране работят от няколко десетилетия и се използват успешно в различни области.
По време на проектирането на всеки продукт се прави прототип: с негова помощ екип от дизайнери, дизайнери и технолози определя възможностите за производство на даден модел. Много е важно да знаете как ще изглежда частта след вземане на решение. Моделът може да премине през двадесет или повече повторения, преди да бъдат одобрени технологията за проектиране и производство на крайния продукт и едва след това ще бъде изпратен в производството. Най-голямата пречка пред прототипирането винаги са били разходите - обикновено никога ниски - но с 3D машини за прототипиране има възможност драстично да се намалят разходите.
3D прототипирането се използва в много производствени индустрии днес. Ако се обърнем към автомобилната и авиационната индустрия, тогава именно в тях 3D прототипирането е много важно. Най-важното предизвикателство за тези индустрии е да се намали времето за разработване на нов продукт. Като правило автомобилните и авиокомпаниите се нуждаят от поне три до седем години, за да представят нов модел на пазара. Инструментът за постигане на тази цел е използването на индустриални CAD системи за виртуализация и бързо 3D прототипиране. Виртуализирането на 3D модел на компютър може да доведе до по-ефективни проекти, но вземането на окончателното решение без физически 3D модел може да бъде изключително трудно.
За първи път необходимостта от създаване на 3D модели (3D прототипи) директно от CAD файлове възникна в индустриалните CAD системи. Но за други области, като ГИС, медицина и други, е много важно използването на 3D прототипи да разкрива нови и неограничени възможности. Днешните технологии за 3D прототипиране осигуряват по-рентабилен подход, който значително намалява както времето, така и парите.
Z Corporation и 3D печат
Сред най-иновативните компании в бързото прототипиране 3D е Z Corporation, която произвежда търговски мастиленоструйни 3D принтери от 1997 г., за да спомогне за ускоряване на индустриалния дизайн и подобряване на ефективността на работа. Независимо дали става въпрос за проучване на нова протекторна гума или многослойна подметка за професионални маратонки, архитектурен проект или моделиране на човешкото сърце - всичко това изисква създаването на физически модели.
Методът за 3D прототипиране на Z Corporation се основава на послойно залепване на праха и намалява времето и разходите за производство на един модел (за подробно описание вижте статията „Триизмерно прототипиране“).
Обикновено цената на оборудването за бързо 3D прототипиране е повече от един милион рубли и поне още един милион се изразходва за обучение на специалисти за работа с това оборудване. За разлика от други машини, 3D принтерите Z Corporation ще ви струват малко над половин милион рубли, а цената на обучението на специалист е цената на обучението му за един ден, тъй като тези принтери са толкова лесни за работа, че всеки може да го използва.
Скорост, ниска цена, гъвкавост и възможност за получаване на цветни 3D модели - всичко това са уникални възможности, които ще бъдат още по-важни в бъдеще за индустриите, където са важни по-ефективните начини за предлагане на продукти и услуги на пазара.
Линията на 3D принтерите може грубо да бъде разделена на два основни типа.
Универсални 3D принтери (Z310 +; Z510)
Принтери, които позволяват да се използва голямо разнообразие от носители в приложения, вариращи от просто моделиране до промишлено формоване. Тези принтери поддържат непрекъснатото подобряване на работния процес, както и разработването на 3D материали за печат, за да отговорят на новите изисквания на пазара.
Офис 3D принтери (Z150; Z250; Z350; Z450; Z650)
Отличителна черта на тази категория 3D принтери е удобството и лекотата на използване:
• необходими минимални умения и обучение;
• повечето операции се извършват автоматично;
• автоматична конфигурация и диагностика;
• автоматизирана система за зареждане и повторно използване на прах;
• интуитивен контролен панел.
Принтерите работят само с висококачествен композитен материал, за да създадат трайни и много точни 3D модели.
Нови модели
През юни 2010 г. Z Corporation представи офис 3D принтери от начално ниво, започвайки от едва 19 920 щатски долара (по-малко от 600 000 рубли), предлагайки отново решения за предоставяне на 3D прототипи на разположение на повечето дизайнери, инженери, архитекти и студенти.
3D принтерите ZPrinter 150 (монохромен) и ZPrinter 250 (цветни) са най-компактните, което е много удобно в различни ситуации, например в класни стаи или в малък офис. За разлика от други 3D принтери с търговски клас, ZPrinter 150 и ZPrinter 250 са изключително лесни за използване и имат най-ниските производствени разходи на куб. См от отглеждания модел, което вероятно е определящият фактор при избора на машина за 3D прототипиране.
В момента това е около 7 рубли за 1 cm3, което е най-ниската себестойност в областта на 3D прототипирането. Този параметър се постига чрез многослойната технология за синтез, използвана в 3D принтери от Z Corporation, тъй като няма поддържащи конструкции, а неизползваният прах се използва повторно за изграждане на следващи модели, което постига почти безпроблемно използване на материали.
Процесът на последваща обработка на израснали 3D модели също е възможно най-достъпен, тъй като в най-простия случай това е обичайното импрегниране на модела със солена вода, което от своя страна дава уникална възможност за използване на Zcorp 3D принтери в образователни институции, където има високи екологични изисквания и всяко използване на химични вещества, вредни за човешкото здраве.
Новите модели 3D принтери са направени в нов стандартен размер и заемат много малко място, почти доближавайки се до размера на офис копирните машини.
Това, което е много важно и удобно за работа - процесите на зареждане на плотера са напълно автоматизирани, като се започне от инсталирането на патрони със свързващо вещество до зареждането на праха, който
напълно автоматизиран и не позволява нито един грам прах да се събуди, като по този начин лишава почистващите от работата.
Естествено, новите модели също така осигуряват автоматично отстраняване и повторно използване на праха, докато не се изразходва всичко или за следващия модел не е необходимо да добавяте прах, просто като свържете нов контейнер с него. Разбира се, принтерите имат вградена диагностика за количеството консумативи и състоянието на процеса на синтез слой по слой.
Простотата и интуитивната работа, както и липсата на необходимост от специално обучение, е друг голям плюс, който позволява на инженер или студент да започне работа веднага след разопаковането на 3D принтера и лесно да преведе идеята си в реалност.
По време на конструирането на модела принтерът не изисква присъствието на оператор; човешката намеса е необходима само на етапа на стартиране на принтера и е ограничена до няколко минути. Възможно е и дистанционно управление на принтера, което ви позволява да контролирате всички параметри на 3D принтирането на модела: дори ако нямате физическа възможност да контролирате текущото състояние на принтера, показвано на неговия LCD дисплей, това може да се направи, без да ставате от мястото си - използвайки възможностите на софтуера Zprint.
Но, вероятно, основното предимство на 3D принтерите Z Corporation е скоростта! Серията ZPrinter отпечатва пет до десет пъти по-бързо, отколкото позволяват другите триизмерни технологии за слой по слой, а възможността за едновременно отглеждане на неограничен брой модели, които се вписват в работния обем на камерата, дава неоспоримо предимство в скоростта на производството на модели и значително увеличава производителността, позволявайки на серийните принтери ZPrinter да отговарят напълно на нуждите на потребителите.
Много често чувам от потенциални потребители на ZPrinter: каква точност предоставят 3D принтерите на Z Corporation? Самите ние се интересувахме много от отговора на този въпрос и направихме прост тест: отпечатахме куб със страна 100 mm. Както е лесно да се разбере от принципа на работа на 3D принтери Z Corporation, основната грешка ще се наблюдава по оста Z или, по-просто, по височина, тъй като процесът на залепване на модел от маса прахов слой от слой предполага изсушаване на лепилото (свързващото вещество), в резултат на което ще се появи вертикално свиване. Нашите измервания дадоха следния резултат: при височина от 100 mm свиването беше 0,15 mm, което е напълно сравним с точността, получена на машини за шприцоване. За точността в равнината X-Y можем да кажем, че тя се осигурява от механиката на самия 3D принтер и не зависи толкова от свиването на праха, колкото от височината.
ZPrinter 250 има уникална нова система за възпроизводимост на цветовете. Гамата от налични цветове за ZPrinter 450 и 650 също е променена (сега показва истински брой цветове), съответно на 180 000 уникални цвята за ZPrinter 450 и 390 000 уникални цвята за ZPrinter 650.
Вероятно мнозина ще попитат: защо само 64 цвята? Отговорът е достатъчно прост: тъй като този 3D принтер е модел от начално ниво и е предназначен главно за създаване на концептуални и презентационни модели, ограниченото цветово пространство е дори благодат за такива модели.
Основните характеристики на офисните 3D принтери от Z Corporation са показани в таблицата.
Нормално 0 false false false false RU X-NONE X-NONE MicrosoftInternetExplorer4
Характеристики |
ZPrinter 150 |
ZPrinter 250 |
ZPrinter 350 |
ZPrinter 450 |
ZPrinter 650 |
| Разделителна способност, точки / инч | 300x450 | 300x450 | 300x450 | 300x450 | 600x540 |
| Минималният размер на топологичния елемент, mm | 0,4 | 0,4 | 0,15 | 0,15 | 0,1 |
| Цвят (брой уникални цветове на част) | Цвят на материала | 64 цвята (цвят на основната комбинация) | Цвят на материала | 180 000 цвята (широка цветова гама) | 390 000 цвята (максимален брой цветове) |
| Вертикална скорост на изграждане на обект, mm / h | 20 | 20 | 20 | 23 | 28 |
| Обем на работната камера, мм | 236x185x127 | 236x185x127 | 203x254x203 | 203x254x203 | 254x381x203 |
Въз основа на материали от Z Corporation и нашия собствен опит
Дмитрий Ошкин
Имейл: [email protected]