Es gibt viele Technologien, mit deren Hilfe dieses natürliche Prinzip verwirklicht wird, jede hat ihre eigenen Vorteile und optimalen Anwendungsbereiche. Der Hauptunterschied zwischen den Technologien ist das im Modell verwendete Material sowie dessen Anwendung. 3D-Prototyping-Maschinen sind seit mehreren Jahrzehnten in Betrieb und werden erfolgreich in verschiedenen Bereichen eingesetzt.
Während des Entwurfs eines Produkts wird ein Prototyp erstellt: Mit seiner Hilfe bestimmt ein Team von Designern, Designern und Technologen die Möglichkeiten zur Herstellung eines bestimmten Modells. Es ist sehr wichtig zu wissen, wie das Teil nach einer Entscheidung aussehen wird. Das Modell kann zwanzig oder mehr Iterationen durchlaufen, bevor die Konstruktions- und Herstellungstechnologie des Endprodukts genehmigt wird, und erst danach wird es an die Produktion gesendet. Das größte Hindernis für das Prototyping waren immer die Kosten - normalerweise nie niedrig -, aber mit 3D-Prototyping-Maschinen besteht die Möglichkeit, die Kosten drastisch zu senken.
3D-Prototyping wird heute in vielen Fertigungsindustrien eingesetzt. Wenn wir uns der Automobil- und Luftfahrtindustrie zuwenden, ist 3D-Prototyping für sie sehr wichtig. Die wichtigste Herausforderung für diese Branchen besteht darin, die Zeit für die Entwicklung eines neuen Produkts zu verkürzen. Auto und Fluggesellschaften benötigen in der Regel mindestens drei bis sieben Jahre, um ein neues Modell auf den Markt zu bringen. Das Werkzeug, um dieses Ziel zu erreichen, ist der Einsatz industrieller CAD-Systeme für die Virtualisierung und das schnelle 3D-Prototyping. Die Virtualisierung eines 3D-Modells auf einem Computer kann zu effizienteren Entwürfen führen. Die endgültige Entscheidung ohne ein physisches 3D-Modell kann jedoch äußerst schwierig sein.
Zum ersten Mal entstand in industriellen CAD-Systemen die Notwendigkeit, 3D-Modelle (3D-Prototypen) direkt aus CAD-Dateien zu erstellen. Für andere Bereiche wie GIS, Medizin und andere ist es jedoch sehr wichtig, dass der Einsatz von 3D-Prototypen neue und unbegrenzte Möglichkeiten eröffnet. Die heutigen 3D-Prototyping-Technologien bieten einen kostengünstigeren Ansatz, der sowohl Zeit als auch Geld erheblich reduziert.
Z Corporation und 3D-Druck
Zu den innovativsten Unternehmen im Bereich 3D-Rapid Prototyping gehört die Z Corporation, die seit 1997 kommerzielle Inkjet-3D-Drucker herstellt, um das Industriedesign zu beschleunigen und die Arbeitseffizienz zu verbessern. Ob es um die Erforschung eines neuen Reifenprofils oder einer mehrschichtigen Laufsohle für professionelle Turnschuhe, ein Architekturprojekt oder die Modellierung des menschlichen Herzens geht - all dies erfordert die Erstellung physischer Modelle.
Die 3D-Prototyping-Methode der Z Corporation basiert auf der Schicht-für-Schicht-Bindung des Pulvers und reduziert die Zeit und die Kosten für die Herstellung eines Modells (eine detaillierte Beschreibung finden Sie im Artikel "Dreidimensionales Prototyping").
Normalerweise betragen die Kosten für Geräte für das schnelle 3D-Prototyping mehr als eine Million Rubel, und mindestens eine weitere Million wird für die Schulung von Spezialisten für die Arbeit an diesen Geräten ausgegeben. Im Gegensatz zu anderen Maschinen kosten 3D-Drucker der Z Corporation etwas mehr als eine halbe Million Rubel, und die Kosten für die Schulung eines Spezialisten sind die Kosten für seine Schulung an einem Tag, da diese Drucker so einfach zu bedienen sind, dass jeder sie verwenden kann.
Geschwindigkeit, niedrige Kosten, Vielseitigkeit und die Möglichkeit, 3D-Farbmodelle zu erhalten - all dies sind einzigartige Möglichkeiten, die in Zukunft für Branchen, in denen effektivere Wege zur Markteinführung von Produkten und Dienstleistungen wichtig sind, noch wichtiger werden.
Die Reihe der 3D-Drucker kann grob in zwei Haupttypen unterteilt werden.
Universelle 3D-Drucker (Z310 +; Z510)
Drucker, mit denen eine Vielzahl von Medien in Anwendungen eingesetzt werden können, die von der einfachen Modellierung bis zum industriellen Formen reichen. Diese Drucker unterstützen die kontinuierliche Verbesserung des Workflows sowie die Entwicklung von 3D-Druckmaterialien, um neuen Marktanforderungen gerecht zu werden.
Office 3D-Drucker (Z150; Z250; Z350; Z450; Z650)
Eine Besonderheit dieser Kategorie von 3D-Druckern ist die Bequemlichkeit und Benutzerfreundlichkeit:
• erforderliche Mindestqualifikationen und -schulungen;
• Die meisten Operationen werden automatisch ausgeführt.
• automatische Konfiguration und Diagnose;
• automatisiertes System zum Laden und Wiederverwenden von Pulver;
• Intuitives Bedienfeld.
Drucker arbeiten nur mit hochwertigem Verbundmaterial, um dauerhafte und hochpräzise 3D-Modelle zu erstellen.
Neue Modelle
Im Juni 2010 führte die Z Corporation Office-3D-Drucker der Einstiegsklasse ab nur 19.920 US-Dollar (weniger als 600.000 RUB) ein und bot erneut Lösungen an, um den meisten Designern, Ingenieuren, Architekten und Studenten 3D-Prototyping zur Verfügung zu stellen.
Die 3D-Drucker ZPrinter 150 (Schwarzweiß) und ZPrinter 250 (Farbe) sind die kompaktesten, was in verschiedenen Situationen sehr praktisch ist, z. B. in Klassenzimmern oder in kleinen Büros. Im Gegensatz zu anderen handelsüblichen 3D-Druckern sind der ZPrinter 150 und der ZPrinter 250 äußerst einfach zu bedienen und weisen die niedrigsten Produktionskosten pro cm³ des gewachsenen Modells auf, was wahrscheinlich der entscheidende Faktor bei der Auswahl einer 3D-Prototyping-Maschine ist.
Derzeit sind es ungefähr 7 Rubel pro 1 cm3, was den niedrigsten Selbstkostenpreis im Bereich des 3D-Prototyping darstellt. Dieser Parameter wird durch die Schicht-für-Schicht-Synthesetechnologie erreicht, die von der Z Corporation in 3D-Druckern verwendet wird, da keine tragenden Strukturen vorhanden sind und nicht verwendetes Pulver wieder verwendet wird, um nachfolgende Modelle zu erstellen, wodurch eine nahezu abfallfreie Verwendung von Materialien erreicht wird.
Der Prozess der Nachbearbeitung von gewachsenen 3D-Modellen ist ebenfalls so zugänglich wie möglich, da es sich im einfachsten Fall um die übliche Imprägnierung des Modells mit Salzwasser handelt, was wiederum eine einzigartige Möglichkeit bietet, Zcorp 3D-Drucker in Bildungseinrichtungen einzusetzen, in denen Es gibt hohe Umweltanforderungen und die Verwendung chemischer Substanzen, die für die menschliche Gesundheit schädlich sind.
Neue Modelle von 3D-Druckern werden in einer neuen Standardgröße hergestellt und nehmen sehr wenig Platz ein, fast so groß wie Bürokopierer.
Was für den Betrieb sehr wichtig und bequem ist - die Prozesse zum Laden des Plotters sind vollautomatisch, angefangen von der Installation von Patronen mit einem Bindemittel bis zum Laden des Pulvers
vollautomatisch und lässt kein einziges Gramm Pulver aufwachen, wodurch die Reinigungskräfte der Arbeit beraubt werden.
Natürlich ermöglichen die neuen Modelle auch die automatische Entfernung und Wiederverwendung von Pulver, bis alles aufgebraucht ist oder Sie für das nächste Modell kein Pulver mehr hinzufügen müssen, indem Sie einfach einen neuen Behälter daran anschließen. Natürlich verfügen die Drucker über eine integrierte Diagnose für die Menge der Verbrauchsmaterialien und den Status des Schicht-für-Schicht-Synthesevorgangs.
Einfachheit und intuitive Bedienung sowie das Fehlen spezieller Schulungen sind ein weiteres großes Plus, das es einem Ingenieur oder Studenten ermöglicht, sofort nach dem Auspacken des 3D-Druckers an die Arbeit zu gehen und seine Idee einfach in die Realität umzusetzen.
Während der Konstruktion des Modells benötigt der Drucker keine Anwesenheit eines Bedieners. Ein menschliches Eingreifen ist nur in der Phase des Startens des Druckers erforderlich und auf einige Minuten begrenzt. Es ist auch möglich, den Drucker fernzusteuern, wodurch Sie alle Parameter des 3D-Drucks des Modells steuern können: Auch wenn Sie nicht über die physische Fähigkeit verfügen, den aktuellen Status des auf dem LCD-Display angezeigten Druckers zu steuern, kann dies möglich sein Dies geschieht, ohne von Ihrem Platz aufzustehen - mit den Funktionen der Zprint-Software.
Aber wahrscheinlich ist der Hauptvorteil von 3D-Druckern der Z Corporation die Geschwindigkeit! Die ZPrinter-Serie druckt fünf- bis zehnmal schneller als andere dreidimensionale Schicht-für-Schicht-Synthesetechnologien. Die Möglichkeit, gleichzeitig eine unbegrenzte Anzahl von Modellen zu züchten, die in das Arbeitsvolumen der Kammer passen, bietet einen unbestreitbaren Vorteil bei der Geschwindigkeit der Modellproduktion und erhöht die Produktivität erheblich, so dass die Seriendrucker ZPrinter die Anforderungen der Benutzer voll erfüllen.
Sehr oft höre ich von potenziellen ZPrinter-Benutzern: Welche Genauigkeit bieten 3D-Drucker der Z Corporation? Wir selbst waren sehr daran interessiert, die Antwort auf diese Frage zu erhalten, und wir haben einen einfachen Test durchgeführt: Wir haben einen Würfel mit einer Seite von 100 mm gedruckt. Wie aus dem Funktionsprinzip der 3D-Drucker der Z Corporation leicht zu verstehen ist, wird der Hauptfehler entlang der Z-Achse oder einfacher in der Höhe beobachtet, da ein Modell aus einer Masse einer Pulverschicht durch geklebt wird Schicht bedeutet Trocknen des Klebstoffs (Bindemittels), wodurch eine vertikale Schrumpfung auftritt. Unsere Messungen ergaben das folgende Ergebnis: Bei einer Höhe von 100 mm betrug die Schrumpfung 0,15 mm, was mit der auf Spritzgießmaschinen erzielten Genauigkeit durchaus vergleichbar ist. Über die Genauigkeit in der X-Y-Ebene können wir sagen, dass sie von der Mechanik des 3D-Druckers selbst bereitgestellt wird und nicht so sehr vom Schrumpfen des Pulvers abhängt wie von der Höhe.
Der ZPrinter 250 verfügt über ein einzigartiges neues Farbreproduzierbarkeitssystem. Der Bereich der verfügbaren Farben für den ZPrinter 450 und 650 wurde ebenfalls geändert (jetzt werden die tatsächlichen Farbzahlen angezeigt), und zwar auf 180.000 eindeutige Farben für den ZPrinter 450 bzw. 390.000 eindeutige Farben für den ZPrinter 650.
Wahrscheinlich werden viele fragen: Warum nur 64 Farben? Die Antwort ist einfach genug: Da dieser 3D-Drucker ein Einstiegsmodell ist und hauptsächlich zur Erstellung von Konzept- und Präsentationsmodellen gedacht ist, ist der begrenzte Farbraum für solche Modelle sogar ein Segen.
Die Hauptmerkmale von 3D-Bürodruckern der Z Corporation sind in der Tabelle aufgeführt.
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Eigenschaften |
ZPrinter 150 |
ZPrinter 250 |
ZPrinter 350 |
ZPrinter 450 |
ZPrinter 650 |
| Auflösung, Punkte / Zoll | 300 x 450 | 300 x 450 | 300 x 450 | 300 x 450 | 600 x 540 |
| Die Mindestgröße des topologischen Elements, mm | 0,4 | 0,4 | 0,15 | 0,15 | 0,1 |
| Farbe (Anzahl der eindeutigen Farben pro Teil) | Materialfarbe | 64 Farben (Basiskombinationsfarbe) | Materialfarbe | 180.000 Farben (breiter Farbumfang) | 390.000 Farben (maximale Anzahl von Farben) |
| Vertikale Geschwindigkeit beim Bauen eines Objekts, mm / h | 20 | 20 | 20 | 23 | 28 |
| Arbeitskammervolumen, mm | 236 x 185 x 127 | 236 x 185 x 127 | 203 x 254 x 203 | 203 x 254 x 203 | 254 x 381 x 203 |
Basierend auf Materialien der Z Corporation und unserer eigenen Erfahrung
Dmitry Oshkin
E-Mail: [email protected]
