Este următorul lucru important al ciclismului de imprimare 3D?

Cuprins:

Este următorul lucru important al ciclismului de imprimare 3D?
Este următorul lucru important al ciclismului de imprimare 3D?

Video: Este următorul lucru important al ciclismului de imprimare 3D?

Video: Este următorul lucru important al ciclismului de imprimare 3D?
Video: Marlin Firmware 2.0.x Explained 2024, Martie
Anonim

Imprimante cu auto-replicare care creează obiecte din desene de computer? Nu science-fiction, ci o realitate care va revoluționa producția

Deși s-ar putea să nu crezi asta, 1986 a fost un an crucial. Dereglementarea Bursei de Valori din Londra a schimbat modul în care ne gândim la bani; Cernobîl a schimbat modul în care ne gândim la energia nucleară; Top Gun a schimbat modul în care ne gândim la coloanele sonore ale filmelor și, pentru cei care acordă o atenție deosebită, un domn american pe nume Chuck Hull a schimbat modul în care ne gândim la producție.

În acel an, pe 11 martie (poate aproximativ un milion de zile de la întemeierea tradițională a Romei), Hull a primit brevetul american numărul 4, 575, 330: „Aparatură pentru producția de obiecte tridimensionale prin stereolitografie”. Și așa a luat naștere imprimanta 3D.

„Chuck Hull a fost tipul care a început totul”, spune Phil Kilburn, director de vânzări la compania de imprimare 3D 3T RPD. „La acea vreme lucra pentru Xerox și i-a venit ideea de a pune cerneluri una peste alta pentru a crea un model tridimensional solid. A luat acest proces și a început prima companie de imprimare 3D, 3D Systems.’

Imagine
Imagine

La început

Imprimanta 3D originală a lui Hull a folosit o lumină ultravioletă pentru a desena o formă bidimensională pe suprafața unei cuve de fotopolimer lichid, o substanță care devine solidă atunci când este expusă la razele ultraviolete. Acest proces se întâmplă din nou și din nou, construind straturi 2D pentru a crea un obiect 3D. În timp ce procesele și materialele utilizate în imprimantele 3D au parcurs un drum lung de atunci, rudimentele rămân aceleași.

„Mașinile pe care le folosim acum folosesc lasere”, spune Martyn Harris, managerul IT al 3T RPD. „Procedeul este extrem de inteligent, dar în forma sa de bază este foarte simplu: ia niște pudră și topește-o. Așadar, în mașinile noastre aveți un pat de material pulbere, de exemplu nailon, care este încălzit în camera imprimantei chiar sub punctul său de topire. Laserele urmăresc apoi secțiuni transversale bidimensionale ale componentei pe care doriți să o produceți peste pulbere, topind un strat 2D de fiecare dată. Odată ce un strat este trasat, patul imprimantei scade cu, să spunem, 120 de microni [0,12 mm], apoi un braț de re-acoperire întinde un alt strat de material pudră peste partea de sus și procesul începe din nou, cu trasarea laserului. scoateți următorul strat.'

Imagine
Imagine

Acest proces se bazează pe metoda „sinterizării”, în care, la temperaturi ridicate, atomii din particulele unei pulberi difuzează unul în celăl alt și devin o piesă solidă. Dar nu este suficient să îndrepti un laser spre niște plastic și să te aștepți să iasă la iveală un obiect util.

„Ceea ce faci mai întâi este să faci un model CAD 3D [proiectare asistată de computer] a ceea ce vrei să faci”, spune Harris.„Apoi, folosind software-ul personalizat, împachetați modelele într-un spațiu virtual 3D care reflectă dimensiunea patului imprimantei. De acolo îți salvezi toate fișierele în STL – stereolitografie sau fișiere triangulate – și când ai pregătit fișierele, practic, le tăiați pe toate în orice grosime pe care o construiți. Toate aceste fișiere tăiate sunt trimise la computerul care controlează imprimanta și apoi este doar un caz de apăsare pe Go, iar imprimanta o va imprima. În mod ironic, multe părți ale acestor imprimante sunt tipărite pe alte imprimante aici, așa că au devenit care se repetă de la sine.’

Harris a fost implicat în 3T RPD în ultimii 13 ani și, cel mai recent, a fondat Race Ware, o companie de componente pentru biciclete care își produce produsele – de la suporturi din plastic Garmin până la dispozitive de prindere cu lanț de titan – folosind imprimantele 3T RPD.

„Am intrat în asta pentru că am un SRM și am o pereche de bare Easton TT”, spune Harris. „Când m-am dus să caut un suport de bară, tot ce am putut găsi a fost un kit de adaptor oribil, așa că m-am gândit să-l fac pe al meu. M-am gândit că, dacă aș face unul pentru mine, aș vedea dacă mai vrea cineva unul, așa că m-am dus pe un forum TT și am întrebat. Tipul ăsta pe nume Jason Swann a spus că vrea unul Garmin și că era designer CAD, așa că mi-a dat designul. Ne-a luat doar trei sau patru luni să ajungem de la prima iterație la versiunea pe care o vindem acum.”

Imagine
Imagine

După cum arată Harris, unul dintre progresele cheie care vine cu fabricarea 3D este viteza și ușurința cu care produsele pot fi produse și perfecționate. Procesul general de la planșa de desen la articolul finit este excepțional de rapid în comparație cu metodele mai tradiționale – deși timpul de construcție poate dura de la câteva ore până la aproximativ o săptămână, în funcție de complexitatea și numărul de produse printate.

„Spre deosebire de alte procese de fabricație, cum ar fi turnarea prin injecție, cu imprimarea 3D nu există scule”, spune Harris. „Tot ce trebuie să fac este să creez modelul CAD, să fac câteva teste, să fac câteva ajustări și apoi, când sunt mulțumit de el, să încep să tipărim. Oamenilor le este greu să-și înțeleagă capul. Ei întreabă care este timpul de livrare și pot răspunde „Două sau trei săptămâni”, în timp ce sunt obișnuiți ca cineva să spună: „Va fi gata până în trimestrul patru al anului viitor.”’

Prototipare rapidă

Desigur, 3T RPD și Race Ware nu sunt singure; există alți producători și industrii care culeg în prezent beneficiile imprimării 3D și caută să depășească limitele din ce în ce mai departe. Audi a folosit roboți de imprimare 3D pentru a crea concept car RSQ care a apărut în filmul I, Robot; Echipele de Formula 1 precum Sauber folosesc canale de frână imprimate 3D pe mașinile lor și, cel mai recent, firma olandeză de arhitecți Dus Architects a anunțat planurile de a imprima 3D o casă întreagă. Deci, dacă toate acestea sunt fezabile (se presupune că casa va fi construită în părți pe o imprimantă de șase metri înălțime numită „KarmerMaker”), care ar putea fi implicațiile pentru biciclete în sine? Un bărbat care crede că știe este șeful de cercetare și dezvoltare la Ridley Bikes, Dirk Van den Berk.

„Am tipărit componente mici prototip în ultimii doi sau trei ani, cum ar fi frâna pentru furca Noah Fast”, spune Van den Berk. „Dar pentru prima dată în acest an [2013] am tipărit un cadru întreg ca parte a dezvoltării noii noastre versiuni a bicicletei Dean TT. Nu este suficient de puternic pentru a fi condus sau testat la stres, dar este grozav pentru testele aerodinamice în tunelul de vânt și testele de asamblare, unde îl putem construi cu componente reale pentru a vedea că totul se potrivește.’

Imagine
Imagine

Ca și în cazul Race Ware, acest tip special de imprimare 3D – cunoscut sub numele de prototipare rapidă – îi permite lui Ridley să facă modificări rapid și ieftin. „Decanul a început cu forme de tuburi de testat în tunel. Apoi am construit rame complete. Le testăm, le evaluăm, apoi ne întoarcem și facem mici modificări. Acesta este lucrul grozav – micile modificări pot fi făcute foarte repede. Trebuie doar să apăsați un buton și să așteptați ca imprimanta să oprească imprimarea.

‘Înainte foloseai computere și software pentru a crea un cadru, până în punctul în care dai undă verde și producătorii de rame începeau să taie matrițele. Deși imprimarea 3D nu este o tehnologie ieftină, este cu siguranță mai ieftină decât deschiderea unei matrițe, vedea ceva în neregulă cu cadrul și trebuind să o ia de la capăt”, adaugă Van de Berk.

Așadar, dacă companii precum 3T RPD pot imprima în metal, iar producători precum Ridley imprimă deja prototipuri întregi de cadre de biciclete, de ce nu le putem pune pe cele două împreună și să începem să tipărim biciclete rulabile?

„Pentru un cadru complet este destul de dificil din cauza modului în care este încărcat un cadru în timpul mersului”, explică Van den Berk. „Este o structură complexă care trebuie să poată face față tuturor tipurilor de tensiuni și tensiuni. Cu carbonul, felul în care creați straturile este ceea ce face ca un cadru să fie puternic sau rigid într-o anumită direcție. Odată cu imprimarea, este mult mai dificil să controlezi proprietățile de

materialul și acesta este ceea ce îngreunează producția de cadre. Cu toate acestea, lucrurile merg cu siguranță în această direcție.’

Imagine
Imagine

Economii de scară

Înapoi peste Canal, în Bristol, există o companie pentru care realitatea cadrelor imprimate 3D este din ce în ce mai aproape – cel puțin parțial.

Charge Bikes a colaborat cu EADS (Compania Europeană de Apărare Aeronautică și Spațială) pentru a crea primele modele de producție tipărite. Fabricate din titan Ti6Al4V, piesele sunt tipărite la instalația EADS înainte de a fi expediate în Taiwan pentru a fi sudate în bicicletele congelatoare de la Charge. Cu toate acestea, în timp ce testele EN și cele opt luni epuizante sub pilotul Charge pro Chris Metcalfe au arătat că abandonul este la fel de reușit ca și verii lor CNC, ei și procesul din care fac parte nu sunt fără limitări.

Neil Cousins, de la Charge, spune: „În prezent, pierderile imprimate adaugă 20% la costul unui cadru standard Freezer, în parte pentru că fiecare construcție poate produce doar maximum 50 de pierderi din cauza dimensiunii imprimantei. De asemenea, suntem constrânși de numărul de imprimante existente – în prezent doar alte trei companii din Marea Britanie le au – și de expertiza și abilitățile necesare pentru a le folosi.”

Cousins subliniază că nu există niciun motiv pentru care, în viitor, costul producerii unor astfel de piese să nu poată scădea pe măsură ce dimensiunile și numărul mașinilor cresc, dar deocamdată este realist în ceea ce privește tehnologia: „Suntem mereu vin cu planuri pentru piese și tocmai am angajat un nou designer industrial aici. Un lucru de reținut este că multe dintre piese vor fi atât de scumpe încât trebuie să fim atenți să nu facem ceva care să stea pe rafturile distribuitorilor noștri ani de zile. Acestea fiind spuse, mulți dintre cei mai mari jucători din industria bicicletelor au luat legătura cu noi și cu EADS pentru a obține mai multe informații despre tehnologie, iar pe termen mai scurt pot vedea cu ușurință imprimarea 3D fiind folosită pentru realizarea de componente precum butuci, mech-uri. și casete.'

Martyn Harris de la Martyn Harris de la Race Ware ar putea fi cu un pas înainte, după ce a colaborat cu guruul aerodinamic Simon Smart pentru a realiza o tijă de titan. Deși departe de a fi un articol terminat și vândut (Harris estimează că versiunea actuală l-a costat 5.000 de lire sterline, așa că schimbarea unuia ar putea fi puțin dificilă), servește doar pentru a dovedi la ce nivel se află imprimarea 3D în prezent și, de asemenea, la ce va fi nevoie pentru a ajunge acolo unde companii precum Race Ware și Charge ar dori să ajungă.

„Cheia viitorului imprimării 3D este înțelegerea procesului”, spune Phil Kilburn de la 3T RPD. „A fost nevoie de multă muncă misionară din partea noastră pentru a-i face pe oameni să creadă în tehnologie, pentru a-i educa pe oameni cu privire la ceea ce poate și nu poate face. Numai după ce ați înțeles procesul, puteți profita de el. Încă nu a ajuns acolo, dar atunci când va ajunge, imprimarea 3D va exploda.”

Imprimarea mică: cum funcționează de fapt imprimarea 3D

Imagine
Imagine
  • Pe lângă construcția din plastic, 3T RPD are o serie de mașini care imprimă piese metalice, cum ar fi aceste dispozitive de prindere cu lanț din titan comandate de Race Ware.
  • Camera imprimantei este încălzită la 70°C, înainte ca un singur laser cu fibră, care funcționează la 1.000°C+, urmărește straturile bidimensionale într-un pat de pulbere de titan.
  • Lumina albă strălucitoare pe care o puteți vedea nu este punctul laserului, ci mai degrabă o lumină intensă care este emisă pe măsură ce pulberea de titan se topește.
  • Cupierele cu lanț sunt construite în straturi de 20 de microni – după ce fiecare strat a fost trasat, patul imprimantei scade cu 0,02 mm înainte ca un strat proaspăt de pulbere să fie întins.
  • Paturile de imprimante metalice tind să fie mult mai mici decât paturile de imprimante din plastic. Dar cele mai recente dintre mașinile 3T RPD construiesc deja cu 50% mai mult decât predecesorii lor.
  • Marea problemă cu mărirea imprimantelor vine cu laserele de focalizare. Imprimantele de metal mai mici folosesc un singur laser, în timp ce imprimantele de plastic cu suprafață mai mare trebuie să utilizeze două.
  • Imprimarea a trei dispozitive de prindere cu lanț în titan durează aproximativ patru ore. În patul imprimantei pot fi strânse până la 50, dar timpul de construcție va crește la aproximativ 12 ore.
  • Când construcția este terminată, piesele pot fi îndepărtate aproape ca și cum ați recupera o piatră dintr-un morman de nisip. O mare parte din pulberea rămasă este reciclată și pusă înapoi în următoarea construcție.

Recomandat: