Me kõik oleme ehitanud rannale liivalosse: võimsaid müüre, majesteetlikke torne, haidest tulvil vallikraave. Kui sa oled minu moodi, siis üllatab sind, kui hästi väike kogus vett koos püsib – vähemalt seni, kuni su vanem vend kohale ilmub ja seda hävitava rõõmuhoos peksab.
Ettevõtja Dan Gelbart kasutab materjalide liimimiseks samuti vett, kuigi tema disain on palju vastupidavam kui nädalavahetuse rannas vaatamiseks mõeldud vaatemäng.
Rapidia Tech Inc. presidendi ja asutajana, mis on metalli 3D-printimissüsteemide tarnija Vancouveris Briti Columbias ja Libertyville'is Illinoisis, on Gelbart välja töötanud detailide tootmismeetodi, mis välistab konkureerivatele tehnoloogiatele omased aeganõudvad etapid, lihtsustades samal ajal oluliselt tugede eemaldamist.
See muudab ka mitme osa ühendamise sama keeruliseks kui lihtsalt nende leotamine väheses vees ja kokku liimimine – isegi traditsiooniliste tootmismeetoditega valmistatud osade puhul.
Gelbart arutleb mõningate oluliste erinevuste üle oma veepõhiste süsteemide ja nende vahel, mis kasutavad 20–30% vaha ja polümeeri (mahu järgi) sisaldavaid metallipulbreid. Rapidia kahepealised metalli 3D-printerid toodavad pastat metallipulbrist, veest ja vaigust sideainest koguses 0,3–0,4%.
Seetõttu, selgitas ta, jääb ära konkureerivate tehnoloogiate poolt nõutav sidumismaterjali eemaldamise protsess, mis sageli võtab mitu päeva, ja detaili saab otse paagutusahju saata.
Teised protsessid on enamasti „pikaajalises survevaluvormimise (MIM) tööstuses, mis nõuab paagutamata detailidelt suhteliselt suures koguses polümeeri, et hõlbustada nende vormist vabanemist,“ ütles Gelbart. „Siiski on 3D-printimiseks detailide ühendamiseks vajalik polümeeri kogus tegelikult väga väike – enamasti piisab kümnendikust protsendist.“
Miks siis vett juua? Nagu meie liivalossi näites, mida kasutati pasta (antud juhul metallpasta) valmistamiseks, hoiab polümeer tükke kuivamise ajal koos. Tulemuseks on kõnniteekriidi konsistentsi ja kõvadusega detail, mis on piisavalt tugev, et taluda kokkupanekut järgnevat töötlemist, õrna töötlemist (kuigi Gelbart soovitab pärast paagutamist töötlemist), veega kokkupanekut koos teiste viimistlemata osadega ja saata ahju.
Rasvaärastuse vältimine võimaldab trükkida ka suuremaid ja paksema seinaga detaile, sest polümeeriga immutatud metallipulbrite kasutamisel ei saa polümeer "ära põleda", kui detailide seinad on liiga paksud.
Gelbart ütles, et üks seadmete tootja nõudis seina paksust 6 mm või vähem. „Oletame, et ehitate arvutihiire suurust detaili. Sellisel juhul peaks sisemus olema kas õõnes või mingi võrgust. See sobib suurepäraselt paljude rakenduste jaoks, isegi kui eesmärk on kergus. Aga kui on vaja füüsilist tugevust, näiteks poldi või mõne muu ülitugeva detaili puhul, siis [metallipulbri sissepritse] või MIM tavaliselt ei sobi.“
Värskelt prinditud kollektori foto näitab Rapidia printeri keerukaid sisemisi osi.
Gelbart toob välja veel mitu printeri omadust. Metallpastat sisaldavad kassetid on täidetavad ja kasutajad, kes tagastavad need Rapidiale täitmiseks, saavad punkte iga kasutamata materjali eest.
Saadaval on mitmesuguseid materjale, sealhulgas 316 ja 17-4PH roostevaba teras, INCONEL 625, keraamika ja tsirkooniumoksiid, aga ka vask, volframkarbiid ja mitmed muud arendusjärgus materjalid. Tugimaterjalid – paljude metalliprinterite salajane koostisosa – on loodud käsitsi eemaldatavate või „aurustatavate“ substraatide printimiseks, avades ukse muidu reprodutseerimatutele sisemustele.
Rapidia on tegutsenud neli aastat ja tuleb tunnistada, et alles alustab. „Ettevõte võtab asjade parandamisega aega,“ ütles Gelbart.
Praeguseks on tema ja ta meeskond juurutanud viis süsteemi, sealhulgas ühe Briti Columbias Selkirki tehnoloogiakeskuses (STAC). Teadlane Jason Taylor on masinat kasutanud jaanuari lõpust saadik ja on näinud palju eeliseid mitme olemasoleva STAC 3D-printeri ees.
Ta märkis, et toordetailide enne paagutamist „veega kokku liimimise” võimel on suur potentsiaal. Ta tunneb ka rasvaärastuse teemasid, sealhulgas kemikaalide kasutamist ja utiliseerimist. Kuigi konfidentsiaalsuslepingud takistavad Tayloril oma töö üksikasju seal jagamast, on tema esimene katseprojekt midagi, millele paljud meist võiksid mõelda: 3D-prinditud pulk.
„See tuli ideaalne välja,“ ütles ta naeratades. „Me saime pinna valmis, puurisime võlli jaoks augud ja ma kasutan seda nüüd. Oleme uue süsteemiga tehtud töö kvaliteedist vaimustuses. Nagu kõigi paagutatud osade puhul, esineb ka siin mõningast kokkutõmbumist ja isegi väikest joondusviga, aga masin on piisav. Suudame neid probleeme konstruktsioonis järjepidevalt kompenseerida.“
Lisandite aruanne keskendub lisandite tootmise tehnoloogiate kasutamisele reaalses tootmises. Tootjad kasutavad tänapäeval tööriistade ja kinnitusdetailide loomiseks 3D-printimist ning mõned kasutavad isegi lisandite tootmist suuremahuliseks tootmiseks. Nende lood avaldatakse siin.