Olemme kaikki rakentaneet hiekkalinnoja rannalle: mahtavia muureja, majesteettisia torneja, haiden täyttämiä vallihautoja. Jos olet yhtään minun kaltaiseni, tulet yllättymään siitä, kuinka hyvin pieni määrä vettä pysyy koossa – ainakin siihen asti, kunnes isoveljesi ilmestyy paikalle ja potkaisee sitä tuhoisan riemun vallassa.
Yrittäjä Dan Gelbart käyttää myös vettä materiaalien liimaamiseen, vaikka hänen suunnittelunsa on paljon kestävämpi kuin viikonlopun rantaspektaakkeli.
Rapidia Tech Inc:n, metallien 3D-tulostusjärjestelmiä Vancouverissa, Brittiläisessä Kolumbiassa ja Libertyvillessä, Illinoisissa, toimittavan yrityksen, toimitusjohtajana ja perustajana Gelbart on kehittänyt osien valmistusmenetelmän, joka poistaa kilpaileville teknologioille ominaiset aikaa vievät vaiheet ja yksinkertaistaa samalla huomattavasti tukien poistamista.
Se tekee myös useiden osien yhdistämisestä yhtä helppoa kuin niiden liottaminen pienessä määrässä vettä ja liimaaminen yhteen – jopa perinteisillä valmistusmenetelmillä valmistettujen osien osalta.
Gelbart käsittelee joitakin perustavanlaatuisia eroja vesipohjaisten järjestelmiensä ja 20–30 tilavuusprosenttia vahaa ja polymeeriä sisältävien metallijauheiden välillä. Rapidia-kaksipäiset metalli-3D-tulostimet tuottavat tahnaa metallijauheesta, vedestä ja hartsisideaineesta, jonka määrä vaihtelee 0,3–0,4 prosentin välillä.
Tämän ansiosta, hän selitti, kilpailevien teknologioiden vaatima sideaineenpoistoprosessi, joka usein kestää useita päiviä, poistuu ja osa voidaan lähettää suoraan sintrausuuniin.
Muut prosessit ovat enimmäkseen "pitkään jatkuneessa ruiskuvaluteollisuudessa (MIM), joka vaatii sintraamattomilta osilta suhteellisen suuria polymeeripitoisuuksia, jotta ne irtoavat muotista helpommin", Gelbart sanoi. "3D-tulostuksessa osien liimaamiseen tarvittava polymeerimäärä on kuitenkin itse asiassa hyvin pieni – useimmissa tapauksissa kymmenesosa prosentista riittää."
Miksi siis juoda vettä? Kuten hiekkalinnaesimerkissämme, jota käytettiin tahnan (tässä tapauksessa metallitahnan) valmistukseen, polymeeri pitää palat yhdessä niiden kuivuessa. Tuloksena on osa, jonka koostumus ja kovaus ovat jalkakäytäväliitua muistuttavia, ja joka on riittävän vahva kestämään kokoonpanon jälkeistä koneistusta, hellävaraista koneistusta (vaikka Gelbart suosittelee sintrauksen jälkeistä koneistusta), kokoonpanoa vedellä muiden keskeneräisten osien kanssa ja lähettämistä uuniin.
Rasvanpoiston poistaminen mahdollistaa myös suurempien ja paksuseinäisten osien tulostamisen, koska polymeerillä kyllästettyjä metallijauheita käytettäessä polymeeri ei voi "palaa loppuun", jos osan seinämät ovat liian paksut.
Gelbart sanoi, että eräs laitevalmistaja vaati seinämän paksuudeksi 6 mm tai vähemmän. ”Oletetaan, että rakennat osaa, joka on suunnilleen tietokoneen hiiren kokoinen. Siinä tapauksessa sisäosan pitäisi olla joko ontto tai ehkä jonkinlainen verkko. Tämä on loistavaa monissa sovelluksissa, jopa keveys on tavoitteena. Mutta jos tarvitaan fyysistä lujuutta, kuten pultti tai jokin muu erittäin luja osa, niin [metallijauheen ruiskutus] tai MIM eivät yleensä sovellu.”
Tuoreesta jakotukin kuvasta näkyy Rapidia-tulostimen monimutkaiset sisäosat.
Gelbart huomauttaa tulostimen useista muista ominaisuuksista. Metallipastaa sisältävät värikasetit ovat uudelleentäytettäviä, ja käyttäjät, jotka palauttavat ne Rapidialle täyttöä varten, saavat pisteitä käyttämättömästä materiaalista.
Saatavilla on useita erilaisia ​​materiaaleja, kuten 316- ja 17-4PH-ruostumaton teräs, INCONEL 625, keramiikka ja zirkoniumoksidi, sekä kupari, volframikarbidi ja useita muita kehitteillä olevia materiaaleja. Tukimateriaalit – monien metallitulostimien salainen ainesosa – on suunniteltu tulostamaan alustoja, jotka voidaan poistaa tai "höyrystää" käsin, mikä avaa oven muuten jäljentämättömille sisäosille.
Rapidia on toiminut neljä vuotta ja on myönnettävästi vasta alkuvaiheessa. ”Yritys käyttää aikansa asioiden korjaamiseen”, Gelbart sanoi.
Tähän mennessä hän ja hänen tiiminsä ovat ottaneet käyttöön viisi järjestelmää, mukaan lukien yhden Selkirk Technology Access Centerissä (STAC) Brittiläisessä Kolumbiassa. Tutkija Jason Taylor on käyttänyt konetta tammikuun lopusta lähtien ja on havainnut siinä monia etuja useisiin olemassa oleviin STACin 3D-tulostimiin verrattuna.
Hän huomautti, että kyky "liimata yhteen vedellä" raakaosat ennen sintrausta on erittäin potentiaalinen. Hän tuntee myös rasvanpoistoon liittyvät kysymykset, mukaan lukien kemikaalien käytön ja hävittämisen. Vaikka salassapitosopimukset estävät Tayloria jakamasta yksityiskohtia suuresta osasta työtään siellä, hänen ensimmäinen testiprojektinsa on jotain, mitä monet meistä saattaisivat ajatella: 3D-tulostettu tikku.
”Siitä tuli täydellinen”, hän sanoi hymyillen. ”Viimeistelimme pinnan, porasimme reiät akselille, ja käytän sitä nyt. Olemme vaikuttuneita uudella järjestelmällä tehdyn työn laadusta. Kuten kaikkien sintrattujen osien kanssa, kutistumista ja jopa hieman linjausvirheitä esiintyy, mutta kone on riittävä. Pystymme johdonmukaisesti kompensoimaan nämä ongelmat suunnittelussa.”
Lisäainevalmistusraportti keskittyy lisäainevalmistustekniikoiden käyttöön todellisessa tuotannossa. Valmistajat käyttävät nykyään 3D-tulostusta työkalujen ja kalusteiden luomiseen, ja jotkut jopa käyttävät AM-tekniikkaa suurtuotantoon. Heidän tarinansa esitellään tässä.