Ինքնակրկնվող տպիչներ, որոնք օբյեկտներ են ստեղծում համակարգչային գծագրերից: Ոչ թե գիտական ֆանտաստիկա, այլ իրականություն, որը հեղափոխություն է անելու արտադրությունում:
Չնայած դուք կարող եք դա չմտածել, 1986 թվականը բեկումնային տարի էր: Լոնդոնի ֆոնդային բորսայի ապակարգավորումը փոխեց փողի մասին մեր մտածելակերպը. Չեռնոբիլը փոխեց մեր պատկերացումները միջուկային էներգիայի մասին. Top Gun-ը փոխեց մեր մտածելակերպը ֆիլմերի սաունդթրեքերի մասին, և նրանց համար, ովքեր ուշադիր ուշադրություն են դարձնում, Չակ Հալ անունով ամերիկացի ջենթլմենը փոխեց մեր պատկերացումները արտադրության մասին:
Այդ տարի մարտի 11-ին (հնարավոր է, որ Հռոմի ավանդական հիմնադրումից ի վեր թերևս մեկ միլիոն օր), Հալլը ստացավ ԱՄՆ արտոնագիր թիվ 4, 575, 330. «Ստերեոլիթոգրաֆիայի միջոցով եռաչափ օբյեկտների արտադրության սարքավորում»: Եվ այսպես, 3D տպիչը ծնվեց:
«Չակ Հալն այն տղան էր, ով սկսեց ամեն ինչ», - ասում է Ֆիլ Քիլբերնը, 3D տպագրության 3T RPD ընկերության վաճառքի մենեջերը: «Այն ժամանակ նա աշխատում էր Xerox-ում և մտահղացավ թանաքներ դնել միմյանց վրա՝ ամուր եռաչափ մոդել ստեղծելու համար: Նա վերցրեց այս գործընթացը և հիմնեց առաջին 3D տպագրության ընկերությունը՝ 3D Systems-ը։'
Սկզբում
Hull's օրիգինալ 3D տպիչն օգտագործել է ուլտրամանուշակագույն լույս՝ երկչափ ձև գծելու համար հեղուկ ֆոտոպոլիմերի անոթի մակերեսի վրա, մի նյութ, որը պինդ է դառնում, երբ ենթարկվում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների: Այս գործընթացը կրկնվում է նորից ու նորից՝ կառուցելով 2D շերտեր՝ 3D օբյեկտ ստեղծելու համար: Թեև այդ ժամանակից ի վեր 3D տպիչներում օգտագործվող գործընթացներն ու նյութերը երկար ճանապարհ են անցել, հիմքերը մնում են նույնը:
«Մեքենաները, որոնք մենք այժմ օգտագործում ենք, օգտագործում են լազերներ», - ասում է 3T RPD-ի ՏՏ մենեջեր Մարտին Հարիսը: «Գործընթացը չափազանց խելացի է, բայց իր հիմնական ձևով այն շատ պարզ է՝ վերցրեք մի քիչ փոշի և հալեցրեք այն:Այսպիսով, մեր մեքենաներում դուք ունեք փոշիացված նյութի մահճակալ, օրինակ՝ նեյլոն, որը տաքացվում է տպիչի խցիկում մինչև իր հալման կետից անմիջապես ցածր: Այնուհետև լազերները նշում են բաղադրիչի երկչափ խաչմերուկները, որոնք ցանկանում եք արտադրել փոշու վրա՝ ամեն անգամ հալեցնելով 2D շերտը: Երբ շերտը հետագծվում է, տպիչի հունը ընկնում է, ասենք, 120 միկրոնով [0,12 մմ], այնուհետև նորից ծածկող թեւը վերևում տարածում է փոշի նյութի ևս մեկ շերտ, և գործընթացը սկսվում է նորից՝ լազերային հետքերով: դուրս հաջորդ շերտից։'
Այս պրոցեսը հիմնված է «համակցման» մեթոդի վրա, որտեղ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում փոշու մասնիկների ատոմները ցրվում են միմյանց մեջ և դառնում պինդ կտոր։ Բայց բավական չէ միայն լազերային ուղղորդել ինչ-որ պլաստիկի վրա և սպասել, որ օգտակար առարկա կհայտնվի:
«Այն, ինչ դուք առաջինն անում եք, 3D CAD [համակարգչային օգնությամբ դիզայն] մոդել պատրաստելն է, թե ինչ եք ուզում ստեղծել», - ասում է Հարիսը:«Այնուհետև, օգտագործելով պատվիրված ծրագրակազմ, դուք փաթեթավորում եք մոդելները վիրտուալ 3D տարածության մեջ, որը արտացոլում է տպիչի մահճակալի չափը: Այնտեղից դուք պահպանում եք ձեր բոլոր ֆայլերը STL-ում` ստերեոլիթոգրաֆիա կամ եռանկյունաձև ֆայլեր, և երբ պատրաստ եք ֆայլերը, հիմնականում դրանք կտրատում եք ձեր կառուցած հաստության մեջ: Բոլոր այդ կտրատված ֆայլերը ուղարկվում են համակարգչին, որը կառավարում է տպիչը, այնուհետև պարզապես սեղմելու դեպքում «go» է, և տպիչը կտպի այն: Ճակատագրի հեգնանքով, այս տպիչների շատ մասեր տպագրված են այստեղ այլ տպիչների վրա, ուստի դրանք ինքնակրկնվող են։'
Հարիսը ներգրավված է եղել 3T RPD-ի հետ վերջին 13 տարիների ընթացքում և վերջերս հիմնադրել է Race Ware-ը՝ հեծանիվների բաղադրիչների ընկերություն, որն արտադրում է իր արտադրանքը՝ Garmin-ից մինչև տիտանի շղթայական բռնիչներ՝ օգտագործելով 3T RPD տպիչներ:
«Ես մտա դրա մեջ, քանի որ ես աշխատում եմ SRM-ով և ունեմ մի զույգ Easton TT բարեր», - ասում է Հարիսը: «Երբ ես գնացի բար ամրակ փնտրելու, այն ամենը, ինչ կարող էի գտնել, սարսափելի ադապտերների հավաքածու էր, ուստի մտածեցի, որ կպատրաստեմ իմը:Ես մտածեցի, որ եթե ես պատրաստում եմ մեկը ինձ համար, ես կտեսնեմ, որ որևէ մեկը նույնպես ցանկանում է, այնպես որ ես մտա TT ֆորում և հարցրի շուրջս: Այս տղան, որը կոչվում էր Ջեյսոն Սվան, ասաց, որ ինքը Garmin է ուզում, և նա CAD դիզայներ է, ուստի նա ինձ տվեց դիզայնը: Մեզնից ընդամենը երեք-չորս ամիս պահանջվեց՝ առաջին կրկնությունից մինչև այն տարբերակը, որը մենք հիմա վաճառում ենք։'
Ինչպես նշում է Հարրիսը, 3D արտադրության հիմնական առաջընթացներից մեկը արտադրանքի արտադրության և հղկման արագությունն ու հեշտությունն է: Ընդհանուր գործընթացը՝ տախտակ գծելուց մինչև պատրաստի հոդված, չափազանց արագ է՝ համեմատած ավելի ավանդական մեթոդների հետ, թեև շինարարության ժամանակը կարող է տևել մի քանի ժամից մինչև մոտ մեկ շաբաթ՝ կախված տպագրվող արտադրանքի բարդությունից և քանակից:
«Ի տարբերություն այլ արտադրական գործընթացների, ինչպիսիք են ներարկման ձևավորումը, 3D տպագրության դեպքում գործիքավորում չկա», - ասում է Հարիսը: «Ինձ միայն պետք է ստեղծել CAD մոդելը, մի քանի փորձարկումներ անել, մի քանի ուղղումներ անել, և երբ ես գոհ լինեմ դրանից, սկսեմ տպել:Մարդիկ դժվարությամբ են գլուխ հանում: Նրանք հարցնում են, թե որն է սպասարկման ժամկետը, և ես կարող եմ պատասխանել. «Երկու կամ երեք շաբաթ», մինչդեռ նրանք սովոր են, որ ինչ-որ մեկն ասում է. «Այն պատրաստ կլինի հաջորդ տարվա չորրորդ քառորդին»::
Արագ նախատիպավորում
Իհարկե 3T RPD-ն և Race Ware-ը միայնակ չեն. Կան այլ արտադրողներ և արդյունաբերություններ, որոնք ներկայումս քաղում են 3D տպագրության օգուտները և ձգտում են ավելի առաջ մղել սահմանները: Audi-ն օգտագործել է 3D տպագրող ռոբոտներ՝ ստեղծելու RSQ հայեցակարգային մեքենան, որը հայտնվել է I, Robot; Ֆորմուլա 1-ի թիմերը, ինչպիսին է Sauber-ը, օգտագործում են 3D տպագրված արգելակման խողովակներ իրենց մեքենաների վրա, իսկ վերջերս հոլանդական Dus Architects ճարտարապետական ընկերությունը հայտարարեց մի ամբողջ տուն 3D տպելու պլանների մասին: Այսպիսով, եթե այս ամենն իրագործելի է (տունը, իբր, մաս-մաս կկառուցվի «KarmerMaker» անունով վեց մետր բարձրությամբ տպիչի վրա), ի՞նչ հետևանքներ կարող են ունենալ հենց հեծանիվների վրա: Մի մարդ, ով կարծում է, որ գիտի, Ridley bikes-ի հետազոտության և զարգացման ղեկավար Դիրկ Վան Դեն Բերքն է:
«Վերջին երկու կամ երեք տարիների ընթացքում մենք տպում ենք փոքր նախատիպային բաղադրիչներ, ինչպես Noah Fast պատառաքաղի արգելակը», - ասում է Վան դեն Բերքը: «Բայց առաջին անգամ այս տարի [2013] մենք տպագրեցինք մի ամբողջ շրջանակ՝ որպես Dean TT հեծանիվի մեր նոր տարբերակի մշակման մաս: Այն բավականաչափ ուժեղ չէ, որպեսզի մեքենա վարեն կամ սթրես-թեստ անցնեն, բայց այն հիանալի է օդային փորձարկման համար հողմային թունելում և հավաքման փորձարկումների համար, որտեղ մենք կարող ենք այն կառուցել իրական բաղադրիչներով՝ տեսնելու, որ ամեն ինչ համապատասխանում է:':
Ինչպես Race Ware-ի դեպքում, 3D տպագրության այս հատուկ տեսակը, որը հայտնի է որպես արագ նախատիպավորում, թույլ է տալիս Ռիդլիին արագ և էժան փոփոխություններ կատարել: «Դինը սկսեց խողովակի ձևերից՝ թունելում փորձարկելու համար։ Հետո կառուցեցինք ամբողջական շրջանակներ։ Մենք փորձարկում ենք դրանք, գնահատում, հետո վերադառնում և փոքր փոփոխություններ ենք անում: Դա հիանալի բան է. փոքր փոփոխությունները կարող են շատ արագ կատարվել: Պարզապես պետք է սեղմել կոճակը և սպասել, որ տպիչը դադարեցնի տպումը:
«Նախկինում դուք կօգտագործեիք համակարգիչներ և ծրագրաշարեր շրջանակ ստեղծելու համար, մինչև այն կետը, երբ դուք կանաչ լույս եք տալիս, և շրջանակներ պատրաստողները սկսում են կտրել կաղապարները: Թեև 3D տպագրությունը էժան տեխնոլոգիա չէ, այն, իհարկե, ավելի էժան է, քան կաղապար բացելը, շրջանակի մեջ սխալ բան տեսնելը և նորից սկսելը», - ավելացնում է Վան դե Բերկը:
Այսպիսով, եթե ընկերությունները, ինչպիսիք են 3T RPD-ը, կարող են տպել մետաղից, իսկ արտադրողները, ինչպիսին է Ridley-ն, արդեն տպագրում են հեծանիվների ամբողջական նախատիպերի շրջանակներ, ինչո՞ւ մենք չենք կարող երկուսը միասին դնել և սկսել տպել վարելու համար նախատեսված հեծանիվներ:
«Ամբողջական շրջանակի համար դա բավականին դժվար է, քանի որ շրջանակը բեռնված է ձիավարության ընթացքում», - բացատրում է Վան դեն Բերքը: «Դա բարդ կառույց է, որը պետք է կարողանա հաղթահարել բոլոր տեսակի սթրեսներն ու լարվածությունները: Ածխածնի միջոցով շերտերը ստեղծելու ձևն այն է, ինչ շրջանակն ամուր կամ կոշտ է դարձնում որոշակի ուղղությամբ: Տպագրությամբ շատ ավելի դժվար է վերահսկել -ի հատկությունները
նյութը, և հենց դա է դժվարացնում շրջանակների արտադրությունը: Այնուամենայնիվ, ամեն ինչ, անշուշտ, գնում է այդ ուղղությամբ»:
Մասշտաբի տնտեսություն
Վերադառնալով Բրիստոլի ալիքին, կա մի ընկերություն, որի համար 3D տպագրված շրջանակների իրականությունը գնալով ավելի է մոտենում, գոնե մասամբ:
Charge Bikes-ը աշխատում է EADS-ի հետ (European Aeronautic Defense and Space Company)՝ ստեղծելու արտադրության տպագրված առաջին թողարկումները: Պատրաստված է Ti6Al4V տիտանից, թողարկվածները տպագրվում են EADS-ի հաստատությունում՝ նախքան Թայվան առաքվելը՝ Charge-ի սառնարանային խաչաձև հեծանիվների մեջ եռակցվելու համար: Այնուամենայնիվ, թեև EN-ի փորձարկումները և Charge-ի մասնագետ Քրիս Մետքալֆի ղեկավարությամբ ութ ամիսը ցույց տվեցին, որ դուրս թողածները նույնքան հաջողակ են, որքան իրենց CNC-ի զարմիկները, նրանք և այն գործընթացը, որին նրանք մաս են կազմում, առանց սահմանափակումների չեն:
Charge's Neil Cousins-ն ասում է. «Ներկայումս տպագիր թողարկումները 20%-ով ավելացնում են ստանդարտ սառնարանային շրջանակի արժեքին, մասամբ այն պատճառով, որ յուրաքանչյուր սարքավորում կարող է արտադրել առավելագույնը 50 թողարկում տպիչի չափի պատճառով:Մենք նաև սահմանափակված ենք տպիչների քանակով. ներկայումս Մեծ Բրիտանիայում միայն երեք այլ ընկերություններ ունեն դրանք, և դրանք օգտագործելու համար անհրաժեշտ փորձագիտությունն ու հմտությունները»:
Քազինսը նշում է, որ ոչ մի պատճառ չկա, թե ինչու ապագայում նման մասերի արտադրության արժեքը չի կարող նվազել, քանի որ մեքենաների չափերն ու քանակը մեծանում են, բայց առայժմ նա իրատես է, թե ուր է գնում տեխնոլոգիան. միշտ պլաններ է մշակում մասերի համար և հենց նոր արդյունաբերական դիզայներ եմ վարձել այստեղ: Պետք է հիշել մի բան, որ շատ դետալներ այնքան թանկ կլինեն, որ մենք պետք է զգույշ լինենք, որպեսզի չանենք այնպիսի բան, որը տարիներ շարունակ կմնա մեր դիստրիբյուտորների դարակներում: Ասել է թե, հեծանիվների արդյունաբերության շատ խոշոր խաղացողներ կապի մեջ են եղել մեզ և EADS-ի հետ՝ տեխնոլոգիայի մասին ավելի շատ տեղեկություններ ստանալու համար, և կարճաժամկետ հեռանկարում ես հեշտությամբ կարող եմ տեսնել 3D տպագրությունը, որն օգտագործվում է այնպիսի բաղադրիչների պատրաստման համար, ինչպիսիք են հանգույցները, մեխանիզմները: և ձայներիզներ։'
Race Ware-ի Մարտին Հարիսը կարող է մեկ քայլ առաջ լինել՝ համագործակցելով աերոդինամիկական գուրու Սայմոն Սմարթի հետ՝ տիտանի ցողուն պատրաստելու համար:Թեև հեռու է ավարտված, վաճառքի առարկա լինելուց (Հարիսը գնահատում է, որ ներկայիս տարբերակը իրեն արժեցել է 5000 ֆունտ ստեռլինգ, ուստի այն փոխելը կարող է մի փոքր դժվար լինել), այն պարզապես ծառայում է ապացուցելու, թե ներկայումս ինչ մակարդակի վրա է գտնվում 3D տպագրությունը, ինչպես նաև ինչ մակարդակի վրա է: անհրաժեշտ կլինի հասնել այնտեղ, ուր կցանկանային գնալ այնպիսի ընկերություններ, ինչպիսիք են Race Ware-ը և Charge-ը:
«3D տպագրության ապագայի բանալին գործընթացը հասկանալն է», - ասում է 3T RPD-ի Ֆիլ Քիլբերնը: «Մեր կողմից շատ միսիոներական աշխատանք է պահանջվել՝ ստիպելու մարդկանց հավատալ տեխնոլոգիային, կրթել մարդկանց, թե ինչ կարող է դա անել և ինչ չի կարող անել: Գործընթացը հասկանալուց հետո միայն կարող եք օգտվել դրանից: Այն դեռևս տեղ չի հասել, բայց երբ հասնի, 3D տպագրությունը կպայթի»։
Նուրբ տպագրություն. ինչպես է իրականում աշխատում 3D տպագրությունը
- Ինչպես նաև պլաստիկից կառուցված, 3T RPD-ն ունի մի շարք մեքենաներ, որոնք տպում են մետաղական մասեր, ինչպիսիք են Race Ware-ի կողմից պատվիրված տիտանի շղթաներով բռնող սարքերը:
- Տպիչի խցիկը ջեռուցվում է մինչև 70°C, մինչև մեկ մանրաթելային լազերային, որն աշխատում է 1000°C+, երկչափ շերտերը գծում է տիտանի փոշու շերտում:
- Պայծառ սպիտակ լույսը, որը դուք կարող եք տեսնել, ոչ թե լազերի կետն է, այլ ինտենսիվ լույս, որը արձակվում է, երբ փոշիացված տիտանը դառնում է հալված:
- Շղթայական բռնիչները կառուցված են 20 միկրոն շերտերով. յուրաքանչյուր շերտը հետագծելուց հետո տպիչի մահճակալը նվազում է 0,02 մմ-ով, մինչև փոշու թարմ շերտը տարածվի:
- Մետաղական տպիչի մահճակալները շատ ավելի փոքր են, քան պլաստիկ տպիչի մահճակալները: Սակայն 3T RPD-ի վերջին մեքենաներն արդեն 50%-ով ավելի բարձր են, քան իրենց նախորդները:
- Տպիչներն ավելի մեծացնելու մեծ խնդիրը կապված է կենտրոնացման լազերների հետ: Փոքր մետաղական տպիչները օգտագործում են մեկ լազեր, մինչդեռ ավելի մեծ տարածքի պլաստիկ տպիչները պետք է օգտագործեն երկու:
- Տիտանով երեք շղթա բռնող տպելը տևում է մոտ չորս ժամ: Տպիչի մահճակալի մեջ կարելի է սեղմել մինչև 50, սակայն կառուցման ժամանակը կավելանա մինչև մոտ 12 ժամ։
- Երբ կառուցումն ավարտվի, մասերը կարելի է հեռացնել գրեթե այնպես, ինչպես ավազի կույտից քար հանելը: Մնացած փոշու մեծ մասը վերամշակվում է և նորից տեղադրվում հաջորդ կառուցվածքում:
