Широкоформатные 3D-принтеры — Размеры заготовок до 4 000 мм

Крупноформатный 3D-принтер — это промышленная система аддитивного производства, объем печати которой значительно превышает возможности настольных или среднеформатных принтеров — как правило, по крайней мере по одному измерению он составляет 1 метр или более. Эти машины специально разработаны для изготовления полноразмерных деталей конечного назначения, литейных форм и моделей за один цикл печати, что исключает необходимость сегментирования и сборки более мелких деталей.

В компании 3DPTEK под «широкоформатным» понимается стандартный рабочий объем до 4 метров, а в индивидуальных конфигурациях — до 6, 8 и 10 метров. Наши системы охватывают три основные технологии — струйную печать с использованием связующего вещества для песка и металлических порошков, селективное лазерное спекание (SLS) для песка с покрытием и воска, а также селективное лазерное плавление (SLM) для изготовления плотных металлических деталей — что позволяет вам найти единого партнера для решения любых задач в области крупномасштабного аддитивного производства.

Независимо от того, занимаетесь ли вы литьем судового винта, печатью полноразмерной песчаной формы для корпуса турбины или изготовлением рабочего металлического прототипа размером с блок цилиндров двигателя, широкоформатная 3D-печать позволяет сократить сроки традиционного производства с нескольких недель до нескольких дней.

На практике понятие "большой формат" является относительным. Установка с рабочей зоной 500 мм считается большой по стандартам полимерной промышленности и маленькой — по стандартам литейного производства. Для песчаных форм и промышленных металлических деталей важны следующие определения: 1 м по самой длинной оси — это начальный уровень производства; 2–3 м охватывают большинство литейных форм и корпусов насосов; 4 м — для изготовления судовых винтов, корпусов турбин и блоков цилиндров; а 6–10 м — для индивидуальных заказов, ориентированных на отдельную серию деталей. Пороговое значение, определяющее, подходит ли широкоформатный принтер для данной задачи, редко зависит от самой машины — все зависит от того, действительно ли деталь невозможно изготовить по частям.

Почему одна деталь лучше, чем четыре сварные детали

Деталь, которая не подходит по размеру, обычно изготавливается по частям и соединяется. Именно на этом этапе проект незаметно теряет свой запас прочности. Каждый сварной шов приводит к появлению зоны термического влияния, этапа деформации, необходимости проведения неразрушающего контроля и цикла доработки. Сборка из четырёх секций требует трёх сварных швов, трёх проверок и достаточного припуска на механическую обработку для восстановления базовой плоскости после каждого из них. Печать детали в полном размере устраняет все три этапа, а вместе с ними — часы, затрачиваемые на проверку, и риск позднего брака из-за соединения, которое невозможно доработать.

Тот же аргумент применим и к формам. Крупная песчаная форма, которую приходится разделять на секции, требует элементов центрирования, герметизации стыков и операции закрытия, причем каждый стык представляет собой потенциальное место утечки. У формы, напечатанной цельным куском, нет стыков, которые нужно герметизировать — именно поэтому цельная форма обычно является первым требованием, о котором спрашивает литейный завод, ещё до скорости печати или качества поверхности.

Три вещи, которые меняются по мере увеличения размера машины

Масштаб влияет не только на конструкцию, но и на инженерные решения. Во-первых, тепловые и остаточные напряжения растут с увеличением размера сечения — большая напечатанная форма или металлическая деталь должна быть спроектирована таким образом, чтобы её можно было отвердить, спечь или подвергнуть снятию напряжений без деформации, и это накладывает гораздо больше ограничений на толщину стенок и расположение ребер, чем в случае с небольшой деталью. Во-вторых, послепечатная обработка и манипуляции с изделиями превращаются в логистическую задачу: для формы весом 1,3 т требуются точки подъема, кран и соответствующая несущая способность пола, а для металлической детали таких размеров нужен станок, достаточно большой для её окончательной обработки. В-третьих, само здание становится частью технических требований — например, для J2500 требуется площадь пола 11 400 × 8 900 × 3 900 мм и соответствующая высота потолка.

Когда широкоформатный вариант — не лучший выбор

Крупноформатная печать обходится дороже за единицу при небольших размерах деталей и не всегда является оптимальным решением. Если деталь помещается в рабочую зону 300 мм, среднеформатный принтер будет быстрее, дешевле и проще в плане соблюдения допусков. Если требуется точность размеров при простой геометрии, то обработка из цельного материала или традиционное литье обычно позволяют обеспечить более жесткие допуски при меньших затратах. А если срок выполнения исчисляется днями, а не неделями, то небольшой станок с меньшей рабочей зоной и более простым маршрутом постобработки превзойдет большой. Крупноформатный станок выигрывает ровно по одному критерию — при изготовлении детали, которую невозможно изготовить иным способом, — и этот критерий, как правило, является решающим.