Büyük ölçekli 3B baskı, çeşitli teknolojiler ve malzemeler içerir ve birçok alanda uygulanmıştır. Aslında "büyük" tanımı görecelidir ve sabit bir standardı yoktur. Genel olarak konuşursak, evler, tekneler ve büyük mobilyalar büyük parçalardır. Büyük ölçekli 3D baskı, üreticiler, sanatçılar ve işletmeler büyük ölçekli ürün ihtiyaçlarını karşılamak için 3D baskıyı seçtikçe, yavaş yavaş piyasada ana akım haline geldi. Geliştiriciler adım adım 3B yazıcıların boyutunu aşar, teknik sınırları aşar ve daha fazla ve daha büyük ürünler yazdırır. Peki büyük ölçekli 3D baskının uygulama alanları nelerdir? Peki ya büyük 3D yazıcılar?
Ürünün boyutu genellikle teknolojiye ve malzemelere bağlıdır ve doğruluk ile boyut arasında bir denge bulmak gerekir, bu da doğru 3D yazıcıyı seçmeyi başarı için önemli bir faktör haline getirir. Büyük nesneleri basmanın en iyi yolu genellikle onları parçalar halinde basıp bir araya getirmek olduğundan, yazılım da büyük ürünler oluşturmada önemli bir rol oynar. Büyük ölçekli 3D baskılı ürünler aşağıdakileri içerir ancak bunlarla sınırlı değildir:
●Görüntüler, aksesuarlar ve tabelalar
● Evler ve mimari öğeler
●Endüstriyel ve metal parçalar
●Mobilya ve araçlar
△Hollanda'daki Naturalis Biyoçeşitlilik Merkezi'nin kendi 3D baskı laboratuvarı vardır ve Tyrannosaurus rex'in bir kopyasını yapmak için iki Builder Extreme 1500 Pro 3D yazıcı kullandı.
●Tyrannosaurus rex'i olmayan bir dinozor müzesi kesinlikle gerçek bir müze değildir! Gerçek bir T. rex fosilinin 3B taramasına dayanarak, Japonya Dinozor Müzesi 3B, 12-metre uzunluğunda, 5-metre yüksekliğindeki kopyayı iki Builder Extreme büyük ölçekli kullanarak büyük bir parça olarak yazdırdı PLA plastik filaman kullanan 3D yazıcılar.
●Müze küratörleri, film seti ve aksesuar tasarımcıları, eğlence parkları, konferans ve World Expo ekran üreticileri vb. de üretimi hızlandırmak için geniş formatlı 3D yazıcıları tercih ediyor. Hız ve maliyet avantajlarına ek olarak, bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımı da rol oynar Büyük etki, artık herhangi bir yapay heykel veya ikincil yaratıma ihtiyaç duymaz. Ek olarak, ultra hafif köpükten son derece dayanıklı karbon fiber dolgulu naylona kadar çok çeşitli malzemeler mevcuttur.
△Sanatçı, Expo 2020 Dubai için yeniden yaratılan Michelangelo'nun Davut heykelinin 17-3D baskılı bir kopyasının üzerini sıvayla kaplıyor
●Bu 17-Michelangelo'nun 3D baskılı Davut heykeli, Floransa'da turizmi tanıtmak için Expo 2020 Dubai'de sergilendi. Yeterince büyük bir polimer 3B yazıcının ultra ince ayrıntılarla tek bir kopya üretmesi imkansızdır, bu nedenle yazdırılabilir 14 parçaya bölündü ve ardından elle birleştirildi ve mermer dış kısmı elle boyandı. 3D baskılı David'in içinde, ağırlığını yalnızca 550 kg'da tutmaya yardımcı olan, ancak düzgün bir şekilde paketleyip gönderme gücüne sahip bir kafes ağ yapısı bulunur.
△Almanya'daki Styles Werbetechnik, ışıklı tabela harflerini geleneksel yöntemlerden daha hızlı üretmek için Tractus3D büyük ölçekli FDM yazıcıları kullanıyor
●Bir Alman tabela üretim şirketi olan Styles Werbetechnik, dış mekan tabelaları üretmek için büyük ölçekli 3D baskı teknolojisini seçti. Şirket sadece üretimi hızlandırmak istemedi, aynı zamanda yurtdışındaki üreticilerin standart mektup tasarımlarına güvenmek yerine mektup yapımını kendi bünyesinde yapmak istedi. Şirket, polimer FDM baskı kullanmanın konturlu harflerin üretimi için sınırsız tasarım olanakları sunduğunu söylüyor. Örneğin, ışıklı tabela için harf derinliği geleneksel yöntemlerde minimum 60 mm ile sınırlıdır, ancak 3D baskıda 30 mm'ye düşürülebilir. Ayrıca akşamları ve hafta sonları da çalışarak üretim sürelerini hızlandırabilirler, çünkü süreç sırasında 3D yazıcılarla ilgilenilmesi gerekmez.
△Smithsonian Müzesi, STEM alanındaki kadın liderlerin 120 gerçek boyutlu heykelini 3D olarak bastı
2022'de Washington DC'deki Smithsonian Enstitüsü, 120 gerçek boyutlu 3D baskılı heykel de dahil olmak üzere kadın bilim adamlarını onurlandıran bir sergi açtı. "IfThenSheCan - Sergi" olarak adlandırılan bu, her biri FDM teknolojisi kullanılarak basılmış, şimdiye kadarki en büyük kadın heykel koleksiyonudur.
evler ve mimari elemanlar
Büyük ölçekli 3D baskı projeleri söz konusu olduğunda elbette konut projelerinin olmazsa olmazı. Çok az bina yalnızca 3B yazdırılırken (genellikle çelik takviye veya geleneksel ahşap yapılar gibi yapısal destekler gerektirir veya bunları içerir), 3B yazdırma hızı, iş gücü tasarrufu ve yapısal dayanıklılığı nedeniyle hizmet verebilir. Ev ve otel için. Küresel inşaat 3D baskı pazarının önümüzdeki beş yıl içinde yaklaşık yüzde 20 oranında büyümesi bekleniyor.
●Aşağıdaki resimde görülen iki katlı bina mimari tasarım ve mühendislik firmaları olan Hannah ile Cive ve 3D yazıcılar sağlayan Peri 3D İnşaat tarafından ortaklaşa tamamlandı. 4,000-metrekarelik ev, kimliği belirsiz bir teklif sahibine satıldı ve tamamlanması toplam iki yıl sürecek. 3D baskı mimarisinde lider yazıcı olan Peri'nin Cobod Bod2 gantry yazıcısı, merdiven boşlukları ve diğer fonksiyonel yapıları oluşturmak için özel beton karışımlarını ekstrüde etmek için kullanıldı ve bu projede toplam 330 saat basıldı.
resim
△Amerika Birleşik Devletleri'ndeki ilk tamamen 3D baskılı iki katlı ev Houston'da bulunuyor
●3D yazıcılar, bina inşa etmenin yanı sıra, restorasyon için cepheler ve tarihi özellikler dahil olmak üzere mimari öğeler ve duvarlar, vitrinler ve oda ayırıcılar dahil olmak üzere iç tasarım için yaygın olarak kullanılmaktadır. Hatta 3 boyutlu baskılı zeminler, 3 boyutlu baskılı köprüler ve 3 boyutlu baskılı yapay mercan resifleri bile var. İnşaatta beton benzeri malzemeler tek seçenek değil, polimerler de rol oynuyor. Branch Technology, heykellerden uzay habitatlarına kadar her şeyi yaratan robotik polimer ekstruderler kullanarak büyük ölçekli 3D baskı konusunda uzmanlaşmıştır. BranchClad adlı yenilikçi bina paneli sistemi, bina cepheleri için yeni fırsatlar sunuyor. ABD Uzay ve Roket Merkezi'nin yeni Uzay Kampı'nın operasyonel tarafında kurulan ay yüzeyine bakın (aşağıda). Ayın dijital taramaları kullanılarak oluşturulan cepheler, ay yüzeyine şaşırtıcı bir aslına uygunluk sergiliyor. Ay deseninin pozitif kalıbı 3B olarak basıldı ve ardından bir alçı malzeme ile boyandı.
resim
△Branch Technology'nin yeni 3D baskılı ay duvarı, ABD Uzay ve Roket Merkezi'nin yeni uzay kampı operasyonunun yan tarafına yerleştirildi.
Endüstriyel ve Metal Parçalar
resim
△Relativity Space'in Stargate metal 3D yazıcısı
●Roket üreticisi Relativity Space, 3D baskılı roketi Terran 1'in şimdiye kadarki en büyük tek 3D baskılı yapı olduğunu iddia ediyor, 35,2 metre yüksekliğinde ve 2,3 metre çapında. Şirketin yeni nesil roketi Terran R, bir o kadar büyük. Her ikisi de şirketin Stargate 3D yazıcısı ve robotik yönlendirilmiş enerji biriktirme teknolojisi kullanılarak tescilli metal üzerine 3D olarak basılmıştır. Relativity Space, roketin fırlatma stresine dayanma yeteneğinin, metal 3D baskı yönteminin yapısal bütünlüğünü gösteren büyük bir kazanç olduğunu söyledi.
resim
△Hollanda Kraliçesi Maxima, MX3D metal 3D baskı köprüsünü resmen açtı.
●Joris Laarman'ın laboratuvarı tarafından tasarlanan Amsterdam kanalı üzerindeki metal köprü, robotik ark eklemeli üretim teknolojisi kullanılarak MX3D ile basılmıştır. 12-Metre uzunluğundaki paslanmaz çelik "akıllı köprü", Amsterdamlı araştırmacıların yapılı çevrede IoT sistemlerinin rolünü incelemelerine yardımcı olmak için yerleşik bir sensör ağı içerir. Üretken tasarım ve topoloji optimizasyon teknikleri kullanılarak geliştirilen yapı son derece hafiftir. MX3D köprüsü ayrıca sanat ve heykelde metal 3D baskı uygulamasını da sergiliyor.
●Aşağıda sanatçılar Mariagrazia Abbaldo ve Paolo Albertelli tarafından İtalya'nın Kraliyet Bahçesi Torino'da kurulan başka bir MX3D baskı işi var. "Balina Geçidi" olarak adlandırılan 880 kg ağırlığındaki heykel, yerden geçen bir balinanın yüzgeçlerini gösteriyor. Bu proje sırasında yapılan tüm modeller 3 boyutlu olarak basılmıştır.
resim
△"Whale Pass", Mariagrazia Abbaldo ve Paolo Albertelli tarafından tasarlandı ve MX3D tarafından 3D olarak basıldı.
●Büyük metal 3B baskı, denizcilik, petrol ve gaz ve ağır inşaat ekipmanı sektörlerindeki şirketlerin büyük parçaları daha hızlı ve genellikle yerinde üretebildiği birçok sektörde kullanılabilir. Örneğin, aşağıdaki deniz pervanesi, WAAM teknolojisi kullanılarak 3D olarak basılarak ağa yakın bir şekil elde edildi ve daha sonra daha sıkı toleranslara göre işlendi. Bu durumda, WAAM dövmenin yerini alır ve daha az hammadde kullanılarak ihtiyaç duyulan yere daha yakın bir yerde yapılabilir.
resim
△Bu deniz pervanesi, WAAM teknolojisinin endüstriyel uygulamasının ilk örneklerinden biridir.
●3D baskı metali ayrıca parçaların ağırlığını azaltabilir çünkü 3D baskı, dövme veya dökümle elde edilemeyecek şekiller üretebilir. Yazıcı üreticisi SLM Solutions'a göre, 455 x 295 x 805 mm ölçülerindeki uçak iniş takımı parçası (aşağıda), dünyanın ilk lazer toz yatağı füzyon 3D baskılı parçası. Parça, geleneksel dövme parçalardan sadece yüzde 15 daha hafif olmakla kalmıyor, aynı zamanda teknoloji, geri dönüş süresini de kısaltıyor. Bileşen, yükleri tekerleklerden uçağın yapısına aktaran bir sistemin parçası olduğundan, dayanıklılık için titanyumdan yapılmıştır. Malzeme seçimi, bir dört lazerli SLM 800 3D yazıcı kullanılarak basılan, kaplamaya ihtiyaç duymadan korozyona dayanıklı olurken parçaya güçlü mekanik özellikler kazandırır. "Katmanlı imalat, parçaları test için hızlı bir şekilde teslim ederek kalifikasyon ve sertifikasyon aşamasında zaman kazanmaya yardımcı olur. Ana bileşenleri birkaç gün içinde üretebiliyoruz, dövme sürecini kullanmak ise birkaç ay sürüyor."
resim
△Özel jetler için 3 boyutlu baskılı ön iniş takımı parçaları
Metal parçaların dökümü için büyük kalıpların 3 boyutlu baskısı, büyük ölçekli 3 boyutlu baskının önemli bir uygulamasıdır. Dökülmesi gereken metal endüstriyel parçalar için kalıp yapım aşaması zahmetli ve zaman alıcıdır. Kum 3D yazıcılar ile üreticiler, tam ölçekli modellere ihtiyaç duymadan kum dökümlerini ve kalıpları doğrudan 3D olarak basabilirler. Voxlejet'in VX4000'i dünyanın en büyük kum döküm 3D yazıcısıdır ve tek bir baskı işleminde yalnızca devasa kalıplar değil, aynı zamanda binlerce kalıp üretmek için binder püskürtme teknolojisini kullanır.
resim
△Voxlejet'in VX4000 yazıcısı (Kaynak: Voxeljet)
mobilya ve araçlar
resim
△WASP 3D yazıcı kullanılarak tek parça olarak üretilmiş bir sandalye.
●İç mimarlar da karmaşık tasarımları ve benzersiz malzemelerin kullanımını gerçekleştirmek için yavaş yavaş geniş formatlı 3D baskıyı tercih ediyor. Polimerler, özellikle geri dönüştürülmüş plastikler, 3D baskılı mobilyalar için en yaygın kullanılan malzemelerdir, ancak beton ve metal de kullanılabilir. Gambiya'daki bu çocuk boyutunda okul sırası (aşağıda), pratik bir ihtiyaca hitap eden bir 3D baskı örneğidir. Hafif ve dayanıklı olan bu tasarım, geri dönüştürülmüş plastikten üretilebilir ve plastik atık sorununu da çözer. Model, İsveç Endüstrisinde bir Magnum 3D yazıcıda, içecek şişelerinde yaygın olarak kullanılan PETG plastikten basıldı.
resim
△ Gambiya'da muhtemelen geri dönüştürülmüş plastik kullanarak 3D baskılı okul mobilyası konseptini test etmek için prototip masalar
●NYXO Visionary Design'ın (aşağıda) Colossus XS 3D yazıcıda basılan hafif köpüklü PLA'dan yapılmış sevimli sehpa koleksiyonu da dahil olmak üzere, 3D baskılı güzel sandalye ve masaların sayısız örneği var.
resim
△Primavera heykel masası serisi, Dubai merkezli mimarlık ve ürün tasarım firması NYXO Visionary Design tarafından tasarlandı ve Colossus XS yazıcıda ColorFabb PLA kullanılarak basıldı (Kaynak: Colossus)
Guinness Rekorlar Kitabı'na bugüne kadarki hem en büyük 3D baskılı tekne hem de fiziksel olarak en büyük 3D baskılı nesne olarak giren, aşağıda resmi görülen 7,72 metre uzunluğundaki 3D baskılı teknedir. Tekne, 2019 yılında Maine Üniversitesi Gelişmiş Yapılar ve Kompozitler Merkezi tarafından basılmıştır. Plastik ve ahşap selülozdan yapılmıştır. 3D baskı sadece 72 saat sürdü ve 2,2 ton ağırlığında.
resim
△Maine Üniversitesi tarafından üretilmiş, tamamen 3D baskılı gerçek boyutlu bir tekne
●Bisiklet üreticileri de üretim zincirlerindeki kaynak sorunlarını çözmek için 3D baskı teknolojisini seçmiştir. Tek parça bir 3B baskılı çerçeve yalnızca zamandan tasarruf sağlamakla kalmaz, aynı zamanda yapısal bağlantılarla sınırlı olmayan yeni tasarım özgürlüğü dereceleri sağlar. Bisiklet üreticisi titanyum, çelik ve karbon fiber kompozitlerden modeller üretti. Aşağıdaki Urwahn'dan çelik çerçeveli e-bisiklet, form, işlev, hafif yapı ve malzeme dengesi elde etmek için metal 3D baskı kullanılarak seri üretildi. Şirket, özel arka uç lastiklerinin arka tekerlekleri askıya alıp yeni bir sürüş konforu türü oluştururken, çelik çerçevenin motor ve aküyü entegre ettiğini söylüyor.
resim
△Urwahn'ın 3D baskılı çelik çerçeveli elektrikli bisikleti
Büyük Baskılar için Tasarım İpuçları ve Yazılım
resim
△Bir fit uzunluğundaki 3D baskılı heykel, 365 ayrı 3D baskılı parçadan oluşuyor ve her parçanın 55 3D yazıcılarda yazdırılması 28 saat sürüyor
Tek parça 3D baskı genellikle idealdir çünkü montaj işçiliğini ortadan kaldırır, üretimi hızlandırır ve dikiş veya yüzey olmadığından yapısal bütünlüğü geliştirir. Ancak, yazdırılan nesne o kadar büyükse, onu birden çok parçaya ayırmanız gerekiyorsa, modeli 3B baskılara nasıl bölersiniz?
●Büyük 3B baskıyı tamamlamak için, modeli doğrudan CAD yazılımında (Fusion360 veya Solid Works gibi) bölebilirsiniz; bu, çiviler, tümsekler ve oluklar, dudaklar, veya delikler ve yarıklar;
●Sadece büyük nesneleri birbirine yapıştıracaksanız veya vida kullanacaksanız (sadece karbon fiber dolgulu naylon gibi daha güçlü malzemeler için), yarma işlemini Cura gibi bir dilimleme aletine bırakabilirsiniz. Segmentasyon, Cura'nın ağ araçları kullanılarak hızlı ve otomatik hale getirilir;
● Dijital modeli manuel olarak bölümlere ayırırken, doğrudan detay alanlarından veya destek alanlarından geçmekten kaçının. tasarımdaki en zayıf noktada ayrılmayı önlemek,
Yani, modelin geri kalanından çok daha ince olan alanlar.
En Büyük Boy 3D Yazıcı
resim
△GEFERTEC Arc60x WAAM Metal 3D Yazıcı (Kaynak: Gefertec)
Büyük plastik parçalar, destekler ve işaretler gibi parçalar oluşturmak için bir 3B yazıcı kullanmak istiyorsanız, esas olarak masaüstü filament yazıcılarla aynı olan geniş formatlı filament 3B yazıcıları kullanabilirsiniz. Bazı yazıcılar, mühendislik sınıfı dayanıklı malzemelerle yazdırabilir.
En büyük FDM yazıcılardan (artı 1.600 x 1.200 x 1.300) daha büyük olmak istiyorsanız, bir robotik kol 3D yazıcıya, ucuna ekstrüder kafası takılı bir robotik kola ihtiyacınız olacak. Raylara veya üst köprüye yerleştirilebilirler, bu nedenle teorik olarak mevcut rayların boyutuna göre baskı yapmak mümkündür. En büyük 3D yazıcı için Guinness Dünya Rekoru, Maine Üniversitesi'nde 30,000 x 6,700 x 3,000 mm'ye ulaşabilen bir kızak ekstrüzyon kafası düzeneğidir. Ancak bu yazıcı satılık değil. Robotik kollu yazıcıların bir başka avantajı da genellikle polimerleri kullanarak daha ekonomik pelet formunda baskı yapmalarıdır.
Son derece uzun baskı süreleri nedeniyle Kings 1700 Pro ve 3D Systems ProX 950 gibi birkaç istisna dışında, reçine 3D baskılar genellikle 1,000mm'den büyük olamaz. Reçine genellikle FDM'den daha uzun sürer.
resim
△Orta boyutlu beton 3D yazıcı, geniş formatlı sanat uygulamalarında öne çıkıyor
Beton 3D yazıcılar, yalnızca ev inşaatı için değil, her türlü beton kalıp, mobilya, inşaat ve hatta bitki saksıları ve heykeller için gelişen bir pazardır. 3D baskı çok büyük metal parçalar genellikle elektrik ark katkılı imalat (WAAM) gibi yönlendirilmiş enerji biriktirme 3D baskı tekniği ile elde edilir. Bu yöntemler, geniş bir erişime sahip olan ve yalnızca kolun boyutuyla sınırlı olan bir robotik kol üzerine monte edilmiş bir 3D baskı kafası kullanır.
