Storskala 3D-utskrift involverer en rekke teknologier og materialer, og har blitt brukt på mange felt. Faktisk er definisjonen av "stor" relativ, og det er ingen fast standard. Generelt sett er hus, båter og store møbler alle store gjenstander. Storskala 3D-utskrift har gradvis blitt mainstream i markedet ettersom produsenter, kunstnere og bedrifter velger 3D-utskrift for å møte deres store produktbehov. Utviklere bryter trinn for trinn gjennom størrelsen på 3D-printere, bryter gjennom de tekniske grensene og skriver ut flere og større produkter. Så hva er bruksområdene for storskala 3D-utskrift? Hva med store 3D-printere?
Størrelsen på produktet avhenger ofte av teknologi og materialer, og det er nødvendig å finne en balanse mellom presisjon og størrelse, noe som gjør valg av riktig 3D-printer til en nøkkelfaktor for suksess. Programvare spiller også en viktig rolle i å lage store produkter, da den beste måten å skrive ut store objekter på ofte er å skrive dem ut i stykker og sette dem sammen. Storskala 3D-trykte produkter inkluderer, men er ikke begrenset til, følgende elementer:
●Skjermer, rekvisitter og skilting
● Hus og arkitektoniske elementer
●Industri- og metalldeler
●Møbler og kjøretøy
△The Naturalis Biodiversity Centre i Nederland har sitt eget 3D-utskriftslaboratorium og brukte to Builder Extreme 1500 Pro 3D-skrivere for å lage en kopi av Tyrannosaurus rex
●Et dinosaurmuseum uten Tyrannosaurus rex er absolutt ikke et ekte museum! Basert på en 3D-skanning av et faktisk T. rex-fossil, trykket Japan Dinosaur Museum 3D ut den 12-meter lange, 5-meter høye kopien som en stor del skrevet ut med to Builder Extreme i stor skala 3D-skrivere som bruker PLA-plastfilament.
●Museumkuratorer, filmdesignere og rekvisitter, fornøyelsesparker, konferanse- og verdensutstillingsprodusenter osv. velger også 3D-printere i storformat for å få fart på produksjonen. I tillegg til hastighet og kostnadsfordeler, spiller datastøttet design (CAD) programvare også en rolle Stor effekt, trenger ikke lenger noen kunstig skulptur eller sekundær skapelse. I tillegg er et stort utvalg materialer tilgjengelig, fra ultralett skum til ekstremt slitesterk karbonfiberfylt nylon.
△Kunstneren dekker gips over en 17-fots høy 3D-printet kopi av Michelangelos David gjenskapt for Expo 2020 Dubai
●Denne 17-fothøye 3D-printede Michelangelos David ble vist frem på Expo 2020 Dubai for å fremme turisme i Firenze. Det er umulig for en tilstrekkelig stor polymer 3D-skriver å produsere en enkelt kopi med ultrafine detaljer, så den ble delt inn i 14 utskrivbare deler og deretter satt sammen for hånd, med det marmorerte eksteriøret håndmalt. Inne i den 3D-printede David er en gitterstruktur som hjelper til med å holde vekten på bare 550 kg, men som likevel har styrken til å pakke og sende riktig.
△Tysklands stiler Werbetechnik bruker Tractus3D storskala FDM-skrivere for å produsere opplyste tegnbokstaver raskere enn tradisjonelle metoder
●Styles Werbetechnik, et tysk skiltproduksjonsselskap, valgte storskala 3D-utskriftsteknologi for å produsere utendørsskilt. Ikke bare ønsket selskapet å øke hastigheten på produksjonen, men det ønsket også å gjøre bokstaver internt, i stedet for å stole på standard brevdesign fra utenlandske produsenter. Selskapet sier at bruk av polymer FDM-utskrift gir ubegrensede designmuligheter for fremstilling av konturerte bokstaver. For eksempel er bokstavdybde for opplyst skilting begrenset til minimum 60 mm i tradisjonelle metoder, men kan reduseres til 30 mm i 3D-utskrift. De kan også kjøre kvelder og helger, noe som øker produksjonstiden siden 3D-printerne ikke trenger å bli tatt hånd om under prosessen.
△Smithsonian Museum 3D trykket 120 statuer i naturlig størrelse av kvinnelige ledere i STEM-feltet
I 2022 åpnet Smithsonian Institution i Washington, DC en utstilling som hedrer kvinnelige forskere, inkludert 120 3D-trykte statuer i naturlig størrelse. Kalt "IfThenSheCan – The Exhibit", er det den største samlingen av kvinnelige statuer noensinne, som hver har blitt trykt ved hjelp av FDM-teknologi.
hus og arkitektoniske elementer
Når det gjelder store 3D-printingsprosjekter, er selvfølgelig boligprosjekter uunnværlige. Mens få bygninger utelukkende er 3D-printet (som ofte krever eller inneholder strukturelle støtter som stålarmering eller tradisjonelle tømmerkonstruksjoner), kan 3D-utskrift tjene på grunn av hastighet, arbeidsbesparelser og strukturell holdbarhet. For hjem og hotell. Det globale byggemarkedet for 3D-printing forventes å vokse med nesten 20 prosent i løpet av de neste fem årene.
●Den to-etasjes bygningen på bildet nedenfor ble ferdigstilt i fellesskap av arkitektoniske design- og ingeniørfirmaer Hannah og Cive og Peri 3D Construction, som leverte 3D-printere. Boligen på 4,000-kvadratfot er solgt til en anonym budgiver og vil ta totalt to år å fullføre. Peris Cobod Bod2 portalskriver, den ledende skriveren innen 3D-utskriftsarkitektur, brukes til å ekstrudere spesialiserte betongblandinger for å lage trapperom og andre funksjonelle strukturer, og totalt 330 timer ble skrevet ut på dette prosjektet.
bilde
△Det første fullt 3D-trykte to-etasjes huset i USA ligger i Houston
●I tillegg til å bygge bygninger, er 3D-printere mye brukt til arkitektoniske elementer, inkludert fasader og historiske funksjoner for restaurering, og til interiørdesign, inkludert vegger, skjermer og romdeler. Det er til og med 3D-trykte gulv, 3D-trykte broer og 3D-trykte kunstige korallrev. Betonglignende materialer er ikke det eneste alternativet i konstruksjon, polymerer spiller også en rolle. Branch Technology spesialiserer seg på storskala 3D-utskrift ved bruk av robotpolymerekstrudere, og skaper alt fra skulpturer til romhabitater. Dets innovative byggepanelsystem kalt BranchClad åpner for nye muligheter for bygningsfasader. Bare se på måneoverflaten installert på den operative siden av US Space and Rocket Centers nye Space Camp (nedenfor). Fasadene er laget ved hjelp av digitale skanninger av månen, og viser en forbløffende troskap til månens overflate. Den positive formen til månemønsteret ble 3D-printet og deretter malt med et stukkmateriale.
bilde
△Branch Technologys nye 3D-trykte månevegg er installert på siden av US Space and Rocket Centers nye romleiroperasjon
Industri- og metalldeler
bilde
△Relativity Spaces Stargate metall 3D-skriver
●Rakettprodusenten Relativity Space hevder at deres 3D-trykte rakett Terran 1 er den største enkeltstående 3D-printede strukturen noensinne, den er 35,2 meter høy og 2,3 meter i diameter. Selskapets neste generasjons rakett, Terran R, er like stor. Begge er 3D-printet på proprietært metall ved hjelp av selskapets Stargate 3D-skriver, ved bruk av robotstyrt energiavsetningsteknologi. Relativity Space sa at rakettens evne til å motstå stresset ved oppskyting var en stor seier, og demonstrerte den strukturelle integriteten til metall 3D-utskriftsmetoden.
bilde
△Dronning Maxima av Nederland åpnet offisielt MX3D metall 3D utskriftsbro.
●Metalbroen over Amsterdam-kanalen designet av Joris Laarmans laboratorium ble skrevet ut av MX3D ved bruk av robotbuetilsetningsteknologien. Den 12-meter lange "smarte broen" i rustfritt stål inkluderer et innebygd sensornettverk for å hjelpe Amsterdam-forskere med å studere rollen til IoT-systemer i det bygde miljøet. Utviklet ved hjelp av generativ design og topologioptimaliseringsteknikker, er strukturen ekstremt lett. MX3D-broen viser også bruken av 3D-utskrift av metall i kunst og skulptur.
● Nedenfor er et annet MX3D-trykkverk installert av kunstnerne Mariagrazia Abbaldo og Paolo Albertelli i Torino, Italias kongelige hage. Den 880 kg lange skulpturen, kalt "The Whale Passage", viser finnene til en hval som passerer fra bakken. Alle modellene laget under dette prosjektet ble 3D-printet.
bilde
△"Whale Pass" ble designet av Mariagrazia Abbaldo og Paolo Albertelli, og 3D-printet av MX3D
●Stor 3D-utskrift av metall kan brukes i mange bransjer, med selskaper innen marine-, olje- og gassindustrien og tungt anleggsutstyr som kan produsere store deler raskere, ofte på stedet. For eksempel ble den marine propellen nedenfor 3D-printet ved hjelp av WAAM-teknologi for å produsere en nesten-nettform, som deretter ble maskinert til strammere toleranser. I dette tilfellet erstatter WAAM smiing og kan gjøres nærmere der det er nødvendig, ved å bruke mindre råmateriale.
bilde
△Denne marinepropellen er et av de første eksemplene på industriell anvendelse av WAAM-teknologi
●3D-utskrift av metall kan også redusere vekten av deler, fordi 3D-utskrift kan produsere former som ikke kan oppnås ved smiing eller støping. Flyets landingsutstyrsdel (under), som måler 455 x 295 x 805 mm, er verdens første laserpulverbedfusjons-3D-printede del, ifølge skriverprodusenten SLM Solutions. Ikke bare er delen 15 prosent lettere enn tradisjonelle smidde deler, men teknologien reduserer også behandlingstiden. Siden komponenten er en del av et system som overfører belastninger fra hjulene til flyets struktur, er den laget av titan for styrke. Valget av materialer gir delen sterke mekaniske egenskaper samtidig som den er korrosjonsbestandig uten behov for belegg, trykt med en quad-laser SLM 800 3D-skriver. "Additiv produksjon bidrar til å spare tid i kvalifiserings- og sertifiseringsfasen ved å raskt levere deler for testing. Vi er i stand til å produsere hovedkomponenter i løpet av få dager. Bruk av smiingsprosessen tar flere måneder."
bilde
△3D-printede frontlandingsutstyrsdeler for private jetfly
3D-utskrift av store former for støping av metalldeler er en viktig anvendelse av storskala 3D-utskrift. For industrielle metalldeler som må støpes, er støpefremstillingstrinnet arbeidskrevende og tidkrevende. Med sand 3D-printere kan produsenter 3D-printe sandstøpte og støpeformer direkte uten behov for fullskalamodeller. Voxlejets VX4000 er verdens største sandstøpende 3D-skriver, og den bruker bindemiddelstråleteknologi for å produsere ikke bare enorme former, men tusenvis av dem i en enkelt utskriftsprosess.
bilde
△Voxlejets VX4000-skriver (Kilde: Voxeljet)
møbler og kjøretøy
bilde
△En stol produsert i ett stykke med en WASP 3D-printer.
●Interiørdesignere velger også gradvis 3D-utskrift i storformat for å realisere komplekse design og bruk av unike materialer. Polymerer, spesielt resirkulert plast, er de mest brukte materialene for 3D-printede møbler, men betong og metall kan også brukes. Denne skolepulten i barnestørrelse i Gambia (nedenfor) er et eksempel på 3D-utskrift som dekker et praktisk behov. Denne designen er lett og slitesterk og kan produseres av resirkulert plast, og løser også problemet med plastavfall. Modellen ble skrevet ut på en Magnum 3D-printer hos The Industry Sweden i PETG-plast, vanligvis brukt i drikkeflasker.
bilde
△ Prototype skrivebord for å teste 3D-trykt skolemøbelkonsept i Gambia, muligens med resirkulert plast
●Det finnes utallige eksempler på vakre 3D-printede stoler og bord, inkludert NYXO Visionary Designs (nedenfor) nydelige samling av salongbord laget av lett skummet PLA skrevet ut på en Colossus XS 3D-printer.
bilde
△Skulpturbordserien Primavera ble designet av det Dubai-baserte arkitekt- og produktdesignfirmaet NYXO Visionary Design og trykt med ColorFabb PLA på en Colossus XS-skriver (Kilde: Colossus)
Inn i Guinness Book of World Records som både den største 3D-printede båten og det største fysisk 3D-printede objektet til dags dato er den 3D-printede båten avbildet nedenfor, som er 7,72 meter lang. Båten ble skrevet ut i 2019 av Center for Advanced Structures and Composites ved University of Maine. Den er laget av plast og trecellulose. Det tok bare 72 timer å 3D-printe og veier 2,2 tonn.
bilde
△En fullt 3D-printet båt i naturlig størrelse produsert av University of Maine
●Sykkelprodusenter har også valgt 3D-utskriftsteknologi for å løse sveiseproblemer i sin produksjonskjede. En 3D-trykt ramme i ett stykke sparer ikke bare tid, den muliggjør nye grader av designfrihet, ikke begrenset av strukturelle skjøter. Sykkelprodusenten har produsert modeller i titan, stål og karbonfiberkompositter. Den stålrammede e-sykkelen nedenfor fra Urwahn ble masseprodusert ved bruk av metall 3D-utskrift for å oppnå en balanse mellom form, funksjon, lettvektskonstruksjon og materialer. Spesielle bakre elastikker henger opp bakhjulene og genererer en ny type kjørekomfort, mens stålrammen integrerer motoren og batteriet, sier selskapet.
bilde
△Urwahns 3D-trykte elektriske sykkel med stålramme
Designtips og programvare for store utskrifter
bilde
△Den 30-fothøye 3D-trykte statuen er satt sammen av 365 individuelle 3D-trykte deler, og hver del tar 28 timer å skrive ut på 55 3D-skrivere
3D-utskrift i ett stykke er ofte ideelt fordi det eliminerer monteringsarbeid, øker produksjonen og forbedrer strukturell integritet fordi det ikke er sømmer eller overflater. Men hvis det trykte objektet er så stort at du må dele det opp i flere deler, hvordan deler du opp modellen i 3D-utskrifter?
●For å fullføre stor 3D-utskrift kan du dele modellen direkte i CAD-programvare (som Fusion360 eller Solid Works), som har fordelen av at du kan designe noen monterings- og justeringshjelpemidler, som spiker, ujevnheter og riller, lepper, eller hull og spor;
●Hvis du bare skal lime sammen store gjenstander eller bruke skruer (kun for sterkere materialer som karbonfiberfylt nylon), kan du overlate kløyveoperasjonen til et skjæreverktøy som Cura. Segmentering er rask og automatisert ved hjelp av Curas mesh-verktøy;
● Når du manuelt segmenterer den digitale modellen, unngå å gå direkte gjennom detaljområder eller støtteområder. unngå splitting på det svakeste punktet i designet,
Nemlig de områdene som er mye tynnere enn resten av modellen.
Topp stor 3D-skriver
bilde
△GEFERTEC Arc60x WAAM Metal 3D-skriver (Kilde: Gefertec)
Hvis du vil bruke en 3D-skriver til å lage deler som store plastdeler, rekvisitter og skilt, kan du bruke filament-3D-skrivere i stort format, som i hovedsak er de samme som stasjonære filamentskrivere. Noen skrivere kan skrive ut med holdbare materialer av teknisk kvalitet.
Hvis du vil bli større enn de største FDM-skriverne (pluss 1 600 x 1 200 x 1 300), trenger du en 3D-skriver med robotarm, en robotarm med et ekstruderhode festet til enden. De kan plasseres på skinner eller overhead portal, så i teorien er det mulig å skrive ut til størrelsen på tilgjengelige skinner. Guinness verdensrekord for den største 3D-skriveren er en portalekstruderingshodeenhet ved University of Maine, som kan nå 30,000 x 6700 x 3,000 mm. Denne skriveren er imidlertid ikke til salgs. En annen fordel med robotarmskrivere er at de ofte skriver ut med polymerer i en mer økonomisk pelletform
Resin 3D-utskrifter kan vanligvis ikke være større enn 1,000mm, med noen få unntak som Kings 1700 Pro og 3D Systems ProX 950 på grunn av ekstremt lange utskriftstider. Harpiks tar vanligvis lengre tid enn FDM.
bilde
△ Mellomstor betong 3D-skriver utmerker seg i kunstapplikasjoner i stort format
Betong 3D-printere er et blomstrende marked, ikke bare for hjemmebygging, men for alle typer betongforskaling, møbler, konstruksjon og til og med plantepotter og skulpturer. 3D-utskrift av svært store metalldeler oppnås ofte med en rettet energiavsetning 3D-utskriftsteknikk som for eksempel elektrisk lysbue additiv produksjon (WAAM). Disse metodene bruker et 3D-skrivehode montert på en robotarm, som har bred rekkevidde og begrenses kun av størrelsen på armen.
