Ci sono molte tecnologie con l'aiuto di cui si realizza questo principio naturale; ognuna ha i suoi vantaggi e aree di applicazione ottimali. La principale differenza tra le tecnologie è il materiale utilizzato nel modello, nonché il modo in cui viene applicato. Le macchine di prototipazione 3D sono in funzione da diversi decenni e vengono utilizzate con successo in vari campi.
Un prototipo viene realizzato durante la progettazione di qualsiasi prodotto: con il suo aiuto, un team di designer, designer e tecnologi determina le possibilità di produrre un determinato modello. È molto importante sapere come sarà la parte dopo aver preso una decisione. Il modello può essere sottoposto a venti o più iterazioni prima che la tecnologia di progettazione e produzione del prodotto finale venga approvata e solo successivamente verrà inviato alla produzione. Il più grande ostacolo alla prototipazione è sempre stato il costo, in genere mai basso, ma con le macchine di prototipazione 3D c'è un'opportunità per ridurre drasticamente i costi.
La prototipazione 3D viene utilizzata oggi in molte industrie manifatturiere. Se ci rivolgiamo ai settori automobilistico e aeronautico, è in essi che la prototipazione 3D è molto importante. La sfida più importante per queste industrie è ridurre il tempo necessario per sviluppare un nuovo prodotto. Di norma, le auto e le compagnie aeree hanno bisogno di almeno dai tre ai sette anni per portare un nuovo modello sul mercato. Lo strumento per raggiungere questo obiettivo è l'utilizzo di sistemi CAD industriali per la virtualizzazione e la prototipazione 3D rapida. Virtualizzare un modello 3D su un computer può portare a progetti più efficienti, ma prendere la decisione finale senza un modello 3D fisico può essere estremamente difficile.
Per la prima volta è nata la necessità di creare modelli 3D (prototipi 3D) direttamente da file CAD nei sistemi CAD industriali. Ma per altre aree, come GIS, medicina e altre, è molto importante che l'uso di prototipi 3D apra possibilità nuove e illimitate. Le odierne tecnologie di prototipazione 3D forniscono un approccio più conveniente che riduce significativamente sia il tempo che il denaro.
Z Corporation e stampa 3D
Tra le aziende più innovative nella prototipazione rapida 3D c'è Z Corporation, che produce stampanti 3D a getto d'inchiostro commerciali dal 1997 per accelerare la progettazione industriale e migliorare l'efficienza del lavoro. Che si tratti di ricercare un nuovo battistrada o una suola multistrato per scarpe da ginnastica professionali, un progetto architettonico o modellare il cuore umano, tutto ciò richiede la creazione di modelli fisici.
Il metodo di prototipazione 3D di Z Corporation si basa sull'incollaggio strato per strato della polvere e riduce i tempi e i costi di produzione di un modello (per una descrizione dettagliata, vedere l'articolo "Prototipazione tridimensionale").
Di solito, il costo dell'attrezzatura per la prototipazione 3D rapida è di oltre un milione di rubli e almeno un altro milione viene speso per addestrare specialisti a lavorare su questa attrezzatura. A differenza di altre macchine, le stampanti 3D Z Corporation ti costeranno poco più di mezzo milione di rubli e il costo della formazione di uno specialista è il costo della sua formazione in un giorno, poiché queste stampanti sono così facili da usare che chiunque può usarle.
Velocità, basso costo, versatilità e capacità di ottenere modelli 3D a colori: tutte queste sono opportunità uniche che saranno ancora più importanti in futuro per i settori in cui sono importanti modi più efficaci per portare prodotti e servizi sul mercato.
La linea di stampanti 3D può essere approssimativamente suddivisa in due tipi principali.
Stampanti 3D universali (Z310 +; Z510)
Stampanti che consentono di utilizzare un'ampia varietà di supporti in applicazioni che vanno dalla semplice modellazione allo stampaggio industriale. Queste stampanti supportano il miglioramento continuo del flusso di lavoro, nonché lo sviluppo di materiali di stampa 3D per soddisfare le nuove esigenze del mercato.
Stampanti 3D per ufficio (Z150; Z250; Z350; Z450; Z650)
Una caratteristica distintiva di questa categoria di stampanti 3D è la praticità e la facilità d'uso:
• competenze minime e formazione richieste;
• la maggior parte delle operazioni vengono eseguite automaticamente;
• configurazione e diagnostica automatiche;
• sistema automatizzato per carico e riutilizzo polvere;
• pannello di controllo intuitivo.
Le stampanti funzionano solo con materiale composito di alta qualità per creare modelli 3D durevoli e altamente accurati.
Nuovi modelli
Nel giugno 2010, Z Corporation ha introdotto stampanti 3D per ufficio entry-level a partire da soli $ 19.920 (meno di RUB 600.000), riproponendo soluzioni per rendere disponibile la prototipazione 3D alla maggior parte dei designer, ingegneri, architetti e studenti.
Le stampanti 3D ZPrinter 150 (monocromatica) e ZPrinter 250 (a colori) sono le più compatte, il che è molto conveniente in varie situazioni, ad esempio in aula o in un piccolo ufficio. A differenza di altre stampanti 3D di livello commerciale, la ZPrinter 150 e la ZPrinter 250 sono estremamente facili da usare e hanno il più basso costo di produzione per cc del modello cresciuto, che è probabilmente il fattore determinante nella scelta di una macchina di prototipazione 3D.
Attualmente, è di circa 7 rubli per 1 cm3, che è il prezzo di costo più basso nel campo della prototipazione 3D. Questo parametro è ottenuto dalla stessa tecnologia di sintesi strato per strato utilizzata nelle stampanti 3D da Z Corporation, poiché non ci sono strutture di supporto e la polvere inutilizzata viene riutilizzata per costruire modelli successivi, ottenendo un utilizzo dei materiali quasi senza sprechi.
Il processo di post-elaborazione dei modelli 3D cresciuti è anche il più accessibile possibile, poiché nel caso più semplice si tratta della solita impregnazione del modello con acqua salata, che a sua volta offre un'opportunità unica di utilizzare le stampanti 3D Zcorp negli istituti scolastici in cui ci sono requisiti ambientali elevati e qualsiasi utilizzo di sostanze chimiche dannose per la salute umana.
I nuovi modelli di stampanti 3D sono realizzati in una nuova dimensione standard e occupano pochissimo spazio, quasi si avvicinano alle dimensioni delle fotocopiatrici da ufficio.
Ciò che è molto importante e conveniente per il funzionamento: i processi di caricamento del plotter sono completamente automatizzati, a partire dall'installazione di cartucce con un legante al caricamento della polvere, che
completamente automatizzato e non consente il risveglio di un solo grammo di polvere, privando così gli addetti alle pulizie del lavoro.
Naturalmente i nuovi modelli prevedono anche la rimozione e il riutilizzo automatico della polvere, fino ad esaurimento completo oppure per il modello successivo non è necessario aggiungere polvere, semplicemente collegando ad esso un nuovo contenitore. Naturalmente, le stampanti dispongono di una diagnostica integrata per la quantità di materiali di consumo e lo stato del processo di sintesi strato per strato.
La semplicità e il funzionamento intuitivo, così come l'assenza della necessità di una formazione speciale, sono un altro grande vantaggio, che consente a un ingegnere o uno studente di mettersi al lavoro immediatamente dopo aver disimballato la stampante 3D e tradurre facilmente la sua idea in realtà.
Durante la costruzione del modello, la stampante non richiede la presenza di un operatore; l'intervento umano è necessario solo in fase di avviamento della stampante ed è limitato a pochi minuti. È anche possibile controllare a distanza la stampante, il che consente di controllare tutti i parametri della stampa 3D del modello: anche se non si ha la capacità fisica di controllare lo stato corrente della stampante visualizzato sul suo display LCD, questo può essere fatto senza alzarti dal tuo posto, utilizzando le capacità del software Zprint.
Ma, probabilmente, il vantaggio principale delle stampanti 3D Z Corporation è la velocità! La serie ZPrinter stampa da cinque a dieci volte più velocemente di quanto consentito da altre tecnologie di sintesi tridimensionale strato per strato e la capacità di far crescere simultaneamente un numero illimitato di modelli che si adattano al volume di lavoro della camera offre un innegabile vantaggio in termini di velocità della produzione di modelli e aumenta notevolmente la produttività, consentendo alle stampanti della serie ZPrinter di soddisfare pienamente le esigenze degli utenti.
Molto spesso sento da potenziali utenti ZPrinter: quale precisione forniscono le stampanti 3D Z Corporation? Noi stessi eravamo molto interessati a ottenere la risposta a questa domanda, e abbiamo fatto un semplice test: abbiamo stampato un cubo con un lato di 100 mm. Come è facile intuire dal principio di funzionamento delle stampanti 3D Z Corporation, l'errore principale sarà osservato lungo l'asse Z, o, più semplicemente, in altezza, poiché il processo di incollaggio di un modello da una massa di strato di polvere da parte di lo strato implica l'essiccazione dell'adesivo (legante), a seguito del quale apparirà un restringimento verticale. Le nostre misurazioni hanno dato il seguente risultato: ad un'altezza di 100 mm, il ritiro era di 0,15 mm, che è abbastanza confrontabile con la precisione ottenuta sulle presse ad iniezione. Riguardo alla precisione nel piano X-Y, possiamo dire che è fornita dalla meccanica della stampante 3D stessa e non dipende tanto dal restringimento della polvere quanto dall'altezza.
La ZPrinter 250 ha un nuovo sistema di riproducibilità del colore unico. Anche la gamma di colori disponibili per ZPrinter 450 e 650 è stata modificata (ora mostra il conteggio dei colori reali) a 180.000 colori unici per ZPrinter 450 e 390.000 colori unici per ZPrinter 650, rispettivamente.
Probabilmente molti si chiederanno: perché solo 64 colori? La risposta è abbastanza semplice: poiché questa stampante 3D è un modello entry-level ed è principalmente destinata alla creazione di modelli concettuali e di presentazione, lo spazio colore limitato è persino un vantaggio per tali modelli.
Le caratteristiche principali delle stampanti 3D da ufficio di Z Corporation sono mostrate nella tabella.
Normale 0 falso falso falso RU X-NONE X-NONE MicrosoftInternetExplorer4
Caratteristiche |
ZPrinter 150 |
ZPrinter 250 |
ZPrinter 350 |
ZPrinter 450 |
ZPrinter 650 |
| Risoluzione, punti / pollice | 300 x 450 | 300 x 450 | 300 x 450 | 300 x 450 | 600x540 |
| La dimensione minima dell'elemento topologico, mm | 0,4 | 0,4 | 0,15 | 0,15 | 0,1 |
| Colore (numero di colori univoci per parte) | Colore materiale | 64 colori (combinazione di colori di base) | Colore materiale | 180.000 colori (ampia gamma di colori) | 390.000 colori (numero massimo di colori) |
| Velocità verticale di costruzione di un oggetto, mm / h | 20 | 20 | 20 | 23 | 28 |
| Volume camera di lavoro, mm | 236x185x127 | 236x185x127 | 203x254x203 | 203x254x203 | 254x381x203 |
Basato su materiali di Z Corporation e sulla nostra esperienza
Dmitry Oshkin
E-mail: [email protected]
