Er zijn veel technologieën met behulp waarvan dit natuurlijke principe wordt gerealiseerd; elk heeft zijn eigen voordelen en optimale toepassingsgebieden. Het belangrijkste verschil tussen de technologieën is het materiaal dat in het model wordt gebruikt en hoe het wordt toegepast. 3D-prototypingmachines zijn al tientallen jaren in gebruik en worden met succes op verschillende gebieden gebruikt.
Een prototype wordt gemaakt tijdens het ontwerp van elk product: met zijn hulp bepaalt een team van ontwerpers, ontwerpers en technologen de mogelijkheden om een bepaald model te produceren. Het is erg belangrijk om te weten hoe het onderdeel eruit zal zien na het nemen van een beslissing. Het model kan twintig of meer iteraties doorlopen voordat de ontwerp- en fabricagetechnologie van het eindproduct wordt goedgekeurd, en pas daarna wordt het naar productie gestuurd. Het grootste obstakel voor prototyping zijn altijd de kosten geweest - meestal nooit laag - maar met 3D-prototypingmachines is er een mogelijkheid om de kosten drastisch te verlagen.
3D-prototyping wordt tegenwoordig in veel maakindustrieën gebruikt. Als we ons wenden tot de auto- en luchtvaartindustrie, dan is het in hen dat 3D-prototyping erg belangrijk is. De belangrijkste uitdaging voor deze industrieën is het verkorten van de tijd om een nieuw product te ontwikkelen. In de regel hebben auto's en luchtvaartmaatschappijen minimaal drie tot zeven jaar nodig om een nieuw model op de markt te brengen. De tool om dit doel te bereiken is het gebruik van industriële CAD-systemen voor virtualisatie en snelle 3D-prototyping. Het virtualiseren van een 3D-model op een computer kan leiden tot efficiëntere ontwerpen, maar de uiteindelijke beslissing nemen zonder een fysiek 3D-model kan buitengewoon moeilijk zijn.
Voor het eerst ontstond de behoefte om 3D-modellen (3D-prototypes) rechtstreeks vanuit CAD-bestanden te maken in industriële CAD-systemen. Maar voor andere gebieden, zoals GIS, geneeskunde en anderen, is het erg belangrijk dat het gebruik van 3D-prototypes nieuwe en onbegrensde mogelijkheden opent. De huidige 3D-prototyping-technologieën bieden een meer kosteneffectieve benadering die zowel tijd als geld aanzienlijk bespaart.
Z Corporation en 3D-printen
Een van de meest innovatieve bedrijven in 3D rapid prototyping is Z Corporation, dat sinds 1997 commerciële inkjet 3D-printers produceert om het industriële ontwerp te versnellen en de werkefficiëntie te verbeteren. Of het nu gaat om het onderzoeken van een nieuw bandenprofiel of een meerlaagse buitenzool voor professionele sneakers, een architectonisch project of het modelleren van het menselijk hart - dit alles vereist het creëren van fysieke modellen.
De 3D-prototyping-methode van de Z Corporation is gebaseerd op het laag-voor-laag binden van het poeder en vermindert de tijd en kosten van het vervaardigen van één model (voor een gedetailleerde beschrijving, zie het artikel "Driedimensionale prototyping").
Gewoonlijk bedragen de kosten van apparatuur voor snelle 3D-prototyping meer dan een miljoen roebel en wordt er nog minstens een miljoen uitgegeven aan het opleiden van specialisten om aan deze apparatuur te werken. In tegenstelling tot andere machines kosten Z Corporation 3D-printers u iets meer dan een half miljoen roebel, en de kosten van het trainen van een specialist zijn de kosten van zijn training in één dag, aangezien deze printers zo eenvoudig te bedienen zijn dat iedereen er gebruik van kan maken.
Snelheid, lage kosten, veelzijdigheid en de mogelijkheid om 3D-kleurenmodellen te krijgen - dit zijn allemaal unieke kansen die in de toekomst nog belangrijker zullen zijn voor industrieën waar effectievere manieren om producten en diensten op de markt te brengen belangrijk zijn.
De lijn van 3D-printers kan grofweg worden onderverdeeld in twee hoofdtypen.
Universele 3D-printers (Z310 +; Z510)
Printers waarmee een breed scala aan media kan worden gebruikt in toepassingen variërend van eenvoudige modellering tot industrieel spuitgieten. Deze printers ondersteunen de voortdurende verbetering van de workflow, evenals de ontwikkeling van 3D-printmaterialen om aan nieuwe markteisen te voldoen.
Office 3D-printers (Z150; Z250; Z350; Z450; Z650)
Een onderscheidend kenmerk van deze categorie 3D-printers is het gemak en gebruiksgemak:
• minimaal vereiste vaardigheden en opleiding;
• de meeste bewerkingen worden automatisch uitgevoerd;
• automatische configuratie en diagnose;
• geautomatiseerd systeem voor het laden en hergebruik van poeder;
• intuïtief bedieningspaneel.
Printers werken alleen met composietmateriaal van hoge kwaliteit om duurzame en zeer nauwkeurige 3D-modellen te maken.
Nieuwe modellen
In juni 2010 introduceerde Z Corporation instapmodel 3D-kantoorprinters vanaf slechts $ 19.920 (minder dan RUB 600.000), waarmee ze opnieuw oplossingen aanbieden om 3D-prototyping beschikbaar te maken voor de meeste ontwerpers, ingenieurs, architecten en studenten.
De ZPrinter 150 (monochroom) en ZPrinter 250 (kleuren) 3D-printers zijn het meest compact, wat erg handig is in verschillende situaties, bijvoorbeeld in klaslokalen of in een klein kantoor. In tegenstelling tot andere 3D-printers van commerciële kwaliteit, zijn de ZPrinter 150 en ZPrinter 250 extreem eenvoudig te gebruiken en hebben ze de laagste productiekosten per cc van het volwassen model, wat waarschijnlijk de bepalende factor is bij het kiezen van een 3D-prototyping-machine.
Momenteel is het ongeveer 7 roebel per 1 cm3, wat de laagste kostprijs is op het gebied van 3D-prototyping. Deze parameter wordt bereikt door de zeer laag-voor-laag-synthesetechnologie die door Z Corporation in 3D-printers wordt gebruikt, aangezien er geen ondersteunende structuren zijn en ongebruikt poeder wordt hergebruikt om volgende modellen te bouwen, wat een bijna afvalvrij gebruik van materialen oplevert.
Het proces van nabewerking van gegroeide 3D-modellen is ook zo toegankelijk mogelijk, aangezien het in het eenvoudigste geval de gebruikelijke impregnering van het model met zout water is, wat op zijn beurt een unieke kans biedt om Zcorp 3D-printers te gebruiken in onderwijsinstellingen waar er zijn hoge milieueisen en elk gebruik van chemische stoffen die schadelijk zijn voor de menselijke gezondheid.
Nieuwe modellen 3D-printers worden gemaakt in een nieuw standaardformaat en nemen heel weinig ruimte in beslag, bijna zo groot als kantoorkopieerapparaten.
Wat erg belangrijk en handig is voor de bediening - de processen van het laden van de plotter zijn volledig geautomatiseerd, beginnend bij de installatie van cartridges met een bindmiddel tot het laden van het poeder, dat
volledig geautomatiseerd en laat geen gram poeder ontwaken, waardoor de schoonmakers het werk ontzegd worden.
Uiteraard voorzien de nieuwe modellen ook in het automatisch verwijderen en hergebruiken van poeder, totdat het helemaal op is of voor het volgende model hoeft u geen poeder toe te voegen, simpelweg door er een nieuwe container op aan te sluiten. Uiteraard hebben de printers een ingebouwde diagnostiek voor de hoeveelheid verbruiksartikelen en de toestand van het laag-voor-laag-syntheseproces.
Eenvoud en intuïtieve bediening, evenals de afwezigheid van de noodzaak van speciale training, is een ander groot pluspunt, waardoor een ingenieur of student direct aan de slag kan na het uitpakken van de 3D-printer en zijn idee gemakkelijk kan vertalen naar de realiteit.
Tijdens de constructie van het model heeft de printer de aanwezigheid van een operator niet nodig; menselijke tussenkomst is alleen nodig bij het opstarten van de printer en is beperkt tot enkele minuten. Het is ook mogelijk om de printer op afstand te bedienen, waardoor u alle parameters van het 3D-printen van het model kunt besturen: zelfs als u niet de fysieke mogelijkheid hebt om de huidige status van de printer die op het LCD-scherm wordt weergegeven, te besturen, kan dit gedaan worden zonder uit uw stoel op te staan - met behulp van de mogelijkheden van de Zprint-software.
Maar waarschijnlijk is snelheid het belangrijkste voordeel van Z Corporation 3D-printers! De ZPrinter-serie print vijf tot tien keer sneller dan andere driedimensionale laag-voor-laag-synthesetechnologieën mogelijk maken, en de mogelijkheid om tegelijkertijd een onbeperkt aantal modellen te laten groeien die in het werkvolume van de kamer passen, geeft een onmiskenbaar voordeel in de snelheid van modelproductie en verhoogt de productiviteit aanzienlijk, waardoor de serieprinters ZPrinter volledig voldoen aan de behoeften van gebruikers.
Heel vaak hoor ik van potentiële ZPrinter-gebruikers: welke nauwkeurigheid bieden 3D-printers van Z Corporation? We waren zelf erg geïnteresseerd in het antwoord op deze vraag, en we hebben een eenvoudige test gedaan: we hebben een kubus geprint met een zijde van 100 mm. Omdat het gemakkelijk te begrijpen is vanuit het werkingsprincipe van 3D-printers Z Corporation, zal de belangrijkste fout worden waargenomen langs de Z-as, of, eenvoudiger, in de hoogte, aangezien het proces van het lijmen van een model uit een poederlaag door laag impliceert drogen van de lijm (bindmiddel), waardoor verticale krimp zal optreden. Onze metingen gaven het volgende resultaat: op een hoogte van 100 mm was de krimp 0,15 mm, wat redelijk vergelijkbaar is met de nauwkeurigheid verkregen op spuitgietmachines. Over de nauwkeurigheid in het X-Y-vlak kunnen we zeggen dat deze wordt geleverd door de mechanica van de 3D-printer zelf en niet zozeer afhankelijk is van de krimp van het poeder als wel in hoogte.
De ZPrinter 250 heeft een uniek nieuw systeem voor reproduceerbaarheid van kleuren. De reeks beschikbare kleuren voor de ZPrinter 450 en 650 is ook gewijzigd (toont nu ware kleurtellingen) naar respectievelijk 180.000 unieke kleuren voor de ZPrinter 450 en 390.000 unieke kleuren voor de ZPrinter 650.
Waarschijnlijk zullen velen zich afvragen: waarom slechts 64 kleuren? Het antwoord is eenvoudig genoeg: aangezien deze 3D-printer een instapmodel is en vooral bedoeld is voor het maken van concept- en presentatiemodellen, is de beperkte kleurruimte zelfs een zegen voor dergelijke modellen.
De belangrijkste kenmerken van 3D-printers van het kantoortype van Z Corporation worden weergegeven in de tabel.
Normaal 0 false false false RU X-NONE X-NONE MicrosoftInternetExplorer4
Kenmerken |
ZPrinter 150 |
ZPrinter 250 |
ZPrinter 350 |
ZPrinter 450 |
ZPrinter 650 |
| Resolutie, dots / inch | 300 x 450 | 300 x 450 | 300 x 450 | 300 x 450 | 600 x 540 |
| De minimale grootte van het topologische element, mm | 0,4 | 0,4 | 0,15 | 0,15 | 0,1 |
| Kleur (aantal unieke kleuren per onderdeel) | Materiaal kleur | 64 kleuren (basiscombinatiekleur) | Materiaal kleur | 180.000 kleuren (breed kleurengamma) | 390.000 kleuren (maximaal aantal kleuren) |
| Verticale snelheid van het bouwen van een object, mm / u | 20 | 20 | 20 | 23 | 28 |
| Werkkamervolume, mm | 236x185x127 | 236x185x127 | 203x254x203 | 203x254x203 | 254x381x203 |
Gebaseerd op materialen van Z Corporation en onze eigen ervaring
Dmitry Oshkin
E-mail: [email protected]
