Adakah percetakan 3D berbasikal perkara besar seterusnya?

Isi kandungan:

Adakah percetakan 3D berbasikal perkara besar seterusnya?
Adakah percetakan 3D berbasikal perkara besar seterusnya?

Video: Adakah percetakan 3D berbasikal perkara besar seterusnya?

Video: Adakah percetakan 3D berbasikal perkara besar seterusnya?
Video: Rupanya ada rahsia tersembunyi pada duit kita😱 | #shorts 2024, Mac
Anonim

Pencetak mereplikasi sendiri mencipta objek daripada lukisan komputer? Bukan fiksyen sains, tetapi realiti yang ditetapkan untuk merevolusikan pembuatan

Walaupun anda mungkin tidak menyangkanya, 1986 merupakan tahun yang penting. Penyahkawalseliaan Bursa Saham London mengubah cara kita berfikir tentang wang; Chernobyl mengubah cara kita berfikir tentang kuasa nuklear; Top Gun mengubah cara kami berfikir tentang runut bunyi filem, dan, bagi mereka yang memberi perhatian yang teliti, seorang lelaki Amerika bernama Chuck Hull mengubah cara kami memikirkan tentang pembuatan.

Tahun itu pada 11 Mac (mungkin kira-kira satu juta hari sejak penubuhan Rom secara tradisional), Hull telah dikeluarkan dengan paten AS nombor 4, 575, 330: 'Radas untuk Pengeluaran Objek Tiga Dimensi oleh Stereolithography'. Maka pencetak 3D telah dilahirkan.

‘Chuck Hull ialah lelaki yang memulakan semuanya,’ kata Phil Kilburn, pengurus jualan di syarikat percetakan 3D 3T RPD. 'Dia bekerja untuk Xerox pada masa itu, dan menghasilkan idea untuk meletakkan dakwat di atas satu sama lain untuk mencipta model tiga dimensi yang kukuh. Dia mengambil proses ini dan memulakan syarikat percetakan 3D pertama, Sistem 3D.’

Imej
Imej

Pada mulanya

Pencetak 3D asal Hull menggunakan cahaya ultraungu untuk melukis bentuk dua dimensi di atas permukaan tong fotopolimer cecair, bahan yang menjadi pepejal apabila terdedah kepada sinar ultra ungu. Proses ini berlaku berulang kali, membina lapisan 2D untuk mencipta objek 3D. Walaupun proses dan bahan yang digunakan dalam pencetak 3D telah berjalan jauh sejak itu, asasnya tetap sama.

‘Mesin yang kami gunakan kini menggunakan laser,’ kata pengurus IT 3T RPD Martyn Harris. 'Prosesnya sangat bijak, tetapi dalam bentuk asasnya sangat mudah: ambil sedikit serbuk dan cairkannya. Jadi dalam mesin kami, anda mempunyai katil daripada bahan serbuk, contohnya nilon, yang dipanaskan di dalam ruang pencetak hingga betul-betul di bawah takat leburnya. Laser kemudian mengesan keratan rentas dua dimensi komponen yang anda ingin hasilkan di atas serbuk, mencairkan lapisan 2D setiap kali. Setelah satu lapisan dikesan, katil pencetak berkurangan, katakan, 120 mikron [0.12mm], kemudian lengan penyalut semula menyebarkan satu lagi lapisan bahan serbuk ke atas dan proses bermula semula, dengan pengesanan laser keluar dari lapisan seterusnya.'

Imej
Imej

Proses ini berdasarkan kaedah ‘sintering’, di mana pada suhu tinggi atom dalam zarah serbuk meresap antara satu sama lain dan menjadi kepingan pepejal. Tetapi tidak cukup dengan hanya menghalakan laser pada beberapa plastik dan mengharapkan objek berguna muncul.

‘Apa yang anda lakukan dahulu ialah membuat model CAD [reka bentuk bantuan komputer] 3D bagi perkara yang anda ingin buat,’ kata Harris.'Kemudian, menggunakan perisian yang ditempah khas, anda mengemas model ke dalam ruang 3D maya yang mencerminkan saiz katil pencetak. Dari situ anda menyimpan semua fail anda dalam STL - stereolitografi, atau fail triangulasi - dan apabila anda telah menyediakan fail, anda pada dasarnya menghiris kesemuanya mengikut ketebalan yang anda bina. Semua fail yang dihiris itu dihantar ke komputer yang mengawal pencetak dan kemudian ia hanya perlu menekan go, dan pencetak akan mencetaknya. Ironinya, banyak bahagian pencetak ini dicetak pada pencetak lain di sini, jadi ia menjadi berulang sendiri.’

Harris telah terlibat dengan 3T RPD selama 13 tahun yang lalu dan, yang terbaru, telah mengasaskan Race Ware, sebuah syarikat komponen basikal yang mengeluarkan produknya – daripada pelekap Garmin plastik kepada penangkap rantai titanium – menggunakan pencetak 3T RPD.

‘Saya terlibat dalam perkara ini kerana saya menjalankan SRM dan mempunyai sepasang bar TT Easton, ' kata Harris. 'Apabila saya pergi untuk mencari pelekap bar, yang saya dapati hanyalah beberapa kit penyesuai yang mengerikan, jadi saya fikir saya akan membuatnya sendiri. Saya fikir jika saya membuat satu untuk saya, saya akan melihat sama ada orang lain juga mahukannya, jadi saya pergi ke forum TT dan bertanya. Lelaki yang dipanggil Jason Swann ini berkata dia mahukan Garmin, dan dia seorang pereka CAD jadi dia memberi saya reka bentuk itu. Kami hanya mengambil masa tiga atau empat bulan untuk mendapatkan daripada lelaran pertama kepada versi yang kami jual sekarang.’

Imej
Imej

Seperti yang Harris nyatakan, salah satu kemajuan utama yang disertakan dengan pembuatan 3D ialah kelajuan dan kemudahan produk boleh dihasilkan dan diasah. Proses keseluruhan daripada papan lukisan hingga artikel siap adalah sangat pantas berbanding kaedah yang lebih tradisional – walaupun masa pembinaan boleh mengambil masa apa-apa sahaja dari beberapa jam hingga kira-kira seminggu, bergantung pada kerumitan dan bilangan produk yang dicetak.

‘Tidak seperti proses pembuatan lain, seperti pengacuan suntikan, dengan cetakan 3D tiada perkakasan,’ kata Harris. 'Apa yang perlu saya lakukan ialah mencipta model CAD, melakukan beberapa ujian, membuat beberapa tweak dan kemudian apabila saya gembira dengannya, mula mencetak. Orang ramai merasa sukar untuk memikirkannya. Mereka bertanya apakah masa utama dan saya boleh menjawab, "Dua atau tiga minggu," sedangkan mereka biasa dengan seseorang berkata, "Ia akan siap pada suku empat tahun depan."'

Prototaip pantas

Sudah tentu 3T RPD dan Race Ware bukan sahaja; terdapat pengeluar dan industri lain pada masa ini meraih faedah daripada pencetakan 3D dan berusaha untuk melampaui sempadan lebih jauh. Audi menggunakan robot pencetakan 3D untuk mencipta kereta konsep RSQ yang muncul dalam filem I, Robot; Pasukan Formula Satu seperti Sauber menggunakan saluran brek bercetak 3D pada kereta mereka, dan, terbaru, firma arkitek Belanda Dus Architects mengumumkan rancangan untuk mencetak 3D seluruh rumah. Jadi, jika semua ini boleh dilaksanakan (rumah itu didakwa akan dibina di bahagian-bahagian pada pencetak setinggi enam meter yang dinamakan 'KarmerMaker'), apakah implikasi untuk basikal itu sendiri? Seorang lelaki yang rasa dia tahu ialah ketua penyelidikan dan pembangunan di basikal Ridley, Dirk Van den Berk.

‘Kami telah mencetak komponen prototaip kecil selama dua atau tiga tahun yang lalu, seperti brek untuk garpu Noah Fast,’ kata Van den Berk. 'Tetapi buat pertama kali tahun ini [2013] kami telah mencetak keseluruhan bingkai sebagai sebahagian daripada pembangunan versi baharu kami bagi basikal Dean TT. Ia tidak cukup kuat untuk ditunggangi atau diuji tekanan, tetapi ia bagus untuk ujian aero dalam terowong angin dan ujian pemasangan, di mana kami boleh membinanya dengan komponen sebenar untuk memastikan semuanya sesuai.’

Imej
Imej

Seperti Race Ware, jenis percetakan 3D khusus ini – dikenali sebagai prototaip pantas – membolehkan Ridley membuat perubahan dengan cepat dan murah. 'Dekan bermula dengan bentuk tiub untuk diuji dalam terowong. Kemudian kami membina bingkai lengkap. Kami menguji ini, menilai, kemudian kembali dan membuat perubahan kecil. Itulah perkara yang hebat - perubahan kecil boleh dibuat dengan sangat pantas. Anda hanya perlu menekan butang dan tunggu pencetak berhenti mencetak.

‘Sebelum ini anda akan menggunakan komputer dan perisian untuk mencipta bingkai, sehingga anda memberi lampu hijau dan pembuat bingkai mula memotong acuan. Walaupun percetakan 3D bukanlah teknologi yang murah, ia pastinya lebih murah daripada membuka acuan, melihat sesuatu yang tidak kena pada bingkai dan perlu memulakan semula, ' tambah Van de Berk.

Jadi, jika syarikat seperti 3T RPD boleh mencetak dalam logam dan pengeluar seperti Ridley sudah mencetak keseluruhan rangka basikal prototaip, mengapa kita tidak boleh menggabungkan kedua-duanya dan mula mencetak basikal yang boleh ditunggang?

‘Untuk bingkai lengkap agak sukar kerana cara bingkai dimuatkan semasa menunggang, ' jelas Van den Berk. 'Ia adalah struktur kompleks yang perlu dapat menangani semua jenis tekanan dan tekanan. Dengan karbon, cara anda mencipta lapisan adalah yang menjadikan bingkai kuat atau kaku dalam arah tertentu. Dengan pencetakan adalah lebih sukar untuk mengawal sifat

bahan dan itulah yang menjadikan penghasilan bingkai sukar. Walau bagaimanapun, keadaan sudah tentu menuju ke arah itu.’

Imej
Imej

Skala ekonomi

Kembali ke Saluran di Bristol, terdapat satu syarikat yang realiti bingkai cetakan 3D semakin hampir – sekurang-kurangnya sebahagiannya.

Charge Bikes telah bekerjasama dengan EADS (European Aeronautic Defence and Space Company) untuk mencipta pengeluaran pertama yang tercicir. Diperbuat daripada titanium Ti6Al4V, yang tercicir dicetak di kemudahan EADS sebelum dihantar ke Taiwan untuk dikimpal ke dalam basikal silang penyejuk beku Charge. Walau bagaimanapun, sementara ujian EN dan lapan bulan yang melelahkan di bawah penunggang profesional Charge Chris Metcalfe telah menunjukkan bahawa mereka yang tercicir adalah sama berjayanya dengan sepupu CNC mereka, mereka, dan proses yang menjadi sebahagian daripadanya, bukan tanpa had.

Neil Cousins dari Charge berkata, ‘Pada masa ini, keciciran yang dicetak menambah 20% kepada kos bingkai Pembeku standard, sebahagiannya kerana setiap binaan hanya boleh menghasilkan maksimum 50 keciciran disebabkan saiz pencetak. Kami juga terkekang dengan bilangan pencetak di luar sana – pada masa ini hanya tiga syarikat lain di UK yang memilikinya – dan kepakaran serta kemahiran yang diperlukan untuk menggunakannya.’

Sepupu menunjukkan bahawa tidak ada sebab mengapa pada masa hadapan kos pengeluaran alat ganti sedemikian tidak dapat diturunkan apabila saiz dan bilangan mesin meningkat, tetapi buat masa ini dia realistik tentang ke mana arah tuju teknologi: 'Kami sentiasa membuat rancangan untuk alat ganti dan baru sahaja mengupah pereka perindustrian baharu di sini. Satu perkara yang perlu diingat adalah bahawa banyak bahagian akan menjadi sangat mahal sehingga kita perlu berhati-hati untuk tidak melakukan sesuatu yang akan berada di rak pengedar kami selama bertahun-tahun. Yang berkata, ramai pemain besar dalam industri basikal telah berhubung dengan kami dan EADS untuk mendapatkan lebih banyak maklumat tentang teknologi, dan dalam jangka pendek saya dapat melihat dengan mudah percetakan 3D digunakan untuk membuat komponen seperti hab, mech. dan kaset.'

Martyn Harris dari Race Ware mungkin selangkah ke hadapan, setelah bekerjasama dengan guru aerodinamik Simon Smart untuk membuat batang titanium. Walaupun jauh daripada menjadi barang siap dan boleh dijual (Harris menganggarkan bahawa versi semasa telah menelan belanjanya £5, 000, jadi mengalihkan satu mungkin agak sukar), ia hanya berfungsi untuk membuktikan tahap percetakan 3D pada masa ini, dan juga apa ia akan mengambil masa untuk sampai ke tempat syarikat seperti Race Ware dan Charge ingin pergi.

‘Kunci kepada masa depan pencetakan 3D ialah memahami prosesnya,’ kata Phil Kilburn dari 3T RPD. 'Ia mengambil banyak kerja dakwah di pihak kami untuk membuat orang percaya kepada teknologi, untuk mendidik orang ramai tentang perkara yang boleh dan tidak boleh dilakukan. Hanya setelah anda memahami prosesnya, anda boleh memanfaatkannya. Ia masih belum sampai ke sana, tetapi apabila ia berlaku, cetakan 3D akan meletup.’

Cetakan halus: Cara percetakan 3D sebenarnya berfungsi

Imej
Imej
  • Serta membina dalam plastik, 3T RPD mempunyai satu siri mesin yang mencetak bahagian logam, seperti penangkap rantai titanium ini yang ditugaskan oleh Race Ware.
  • Ruang pencetak dipanaskan hingga 70°C, sebelum laser gentian tunggal, beroperasi pada 1,000°C+, mengesan lapisan dua dimensi dalam lapisan serbuk titanium.
  • Cahaya putih terang yang anda boleh lihat bukanlah titik laser, tetapi cahaya terang yang dipancarkan apabila serbuk titanium menjadi cair.
  • Petangkap rantai dibina dalam lapisan 20 mikron – selepas setiap lapisan dikesan, katil pencetak berkurangan sebanyak 0.02mm sebelum lapisan serbuk baru dihamparkan.
  • Katil pencetak logam cenderung lebih kecil daripada katil pencetak plastik. Tetapi mesin 3T RPD yang terbaharu sudah membina 50% lebih tinggi daripada pendahulunya.
  • Isu besar dengan menjadikan pencetak lebih besar datang dengan laser pemfokusan. Pencetak logam yang lebih kecil menggunakan satu laser, manakala pencetak plastik kawasan yang lebih besar mesti menggunakan dua.
  • Mencetak tiga penangkap rantai dalam titanium mengambil masa kira-kira empat jam. Sehingga 50 boleh dimasukkan ke dalam katil pencetak, tetapi masa binaan akan meningkat kepada sekitar 12 jam.
  • Apabila binaan selesai, bahagian boleh dialihkan hampir seperti mengambil batu dari timbunan pasir. Kebanyakan serbuk sisa dikitar semula dan dimasukkan semula ke dalam binaan seterusnya.

Disyorkan: