כולנו בנינו ארמונות חול על החוף: חומות אדירות, מגדלים מלכותיים, חפירים מלאים כרישים. אם אתם כמוני, תופתעו לגלות כמה טוב כמות קטנה של מים נדבקת יחד - לפחות עד שאחיכם הגדול יופיע ובועט בה בפרץ של שמחה הרסנית.
היזם דן גלברט משתמש גם במים כדי לחבר חומרים, אם כי העיצוב שלו עמיד הרבה יותר ממחזה חוף בסוף שבוע.
כנשיא ומייסד Rapidia Tech Inc., ספקית של מערכות הדפסה תלת-ממדית ממתכת בוונקובר, קולומביה הבריטית, וליברטיוויל, אילינוי, פיתח גלברט שיטת ייצור חלקים המבטלת את השלבים הגוזלים זמן הטבועים בטכנולוגיות מתחרות, תוך פישוט משמעותי של הסרת התמיכה.
זה גם הופך את חיבור חלקים מרובים ללא קשה יותר מאשר פשוט השרייתם במעט מים והדבקתם יחד - אפילו עבור חלקים שנעשו בשיטות ייצור מסורתיות.
גלברט דן בכמה הבדלים מהותיים בין המערכות שלו על בסיס מים לבין אלו המשתמשות באבקות מתכת המכילות 20% עד 30% שעווה ופולימר (לפי נפח). מדפסות תלת-ממד מתכת דו-ראשיות של Rapidia מייצרות משחה מאבקת מתכת, מים וחומר מקשר שרף בכמויות הנעות בין 0.3% ל-0.4%.
בגלל זה, הוא הסביר, תהליך הסרת הכריכה הנדרש בטכנולוגיות מתחרות, שלעתים קרובות אורך מספר ימים, מבוטל וניתן לשלוח את החלק ישירות לתנור הסינטור.
התהליכים האחרים נמצאים בעיקר ב"תעשיית הזרקה (MIM) ארוכת שנים הדורשת מחלקים לא מסונטרים להכיל אחוזים גבוהים יחסית של פולימר כדי להקל על שחרורם מהתבנית", אמר גלברט. "עם זאת, כמות הפולימר הדרושה להדבקת חלקים להדפסה תלת-ממדית היא למעשה קטנה מאוד - עשירית האחוז מספיקה ברוב המקרים".
אז למה לשתות מים? כמו בדוגמת ארמון החול שלנו, המשמשת לייצור משחה (במקרה זה משחת מתכת), הפולימר מחזיק את החלקים יחד בזמן שהם מתייבשים. התוצאה היא חלק בעל מרקם וקשיות של גיר מדרכה, חזק מספיק כדי לעמוד בעיבוד שבבי לאחר ההרכבה, עיבוד שבבי עדין (למרות שגלברט ממליץ על עיבוד שבבי לאחר סינטור), הרכבה עם מים עם חלקים לא גמורים אחרים, ונשלח לתנור.
ביטול הסרת השומנים מאפשר גם הדפסה של חלקים גדולים יותר ובעלי דופן עבה יותר, מכיוון שכאשר משתמשים באבקות מתכת ספוגות בפולימר, הפולימר אינו יכול "להישרף" אם דפנות החלק עבות מדי.
גלברט אמר שיצרן ציוד אחד דורש עובי דופן של 6 מ"מ או פחות. "אז נניח שאתם בונים חלק בגודל של עכבר מחשב. במקרה כזה, החלק הפנימי יצטרך להיות חלול או אולי רשת כלשהי. זה נהדר עבור יישומים רבים, אפילו קלילות היא המטרה. אבל אם נדרש חוזק פיזי כמו בורג או חלק אחר בעל חוזק גבוה, אז [הזרקת אבקת מתכת] או MIM בדרך כלל אינם מתאימים."
תמונה שהודפסה לאחרונה על יריעת יריעה מראה את החלקים הפנימיים המורכבים שמדפסת Rapidia יכולה לייצר.
גלברט מציין מספר תכונות נוספות של המדפסת. מחסניות המכילות משחת מתכת ניתנות למילוי חוזר ומשתמשים המחזירים אותן לרפידיה למילוי חוזר יקבלו נקודות עבור כל חומר שלא נעשה בו שימוש.
מגוון חומרים זמינים, כולל פלדת אל-חלד 316 ו-17-4PH, INCONEL 625, קרמיקה וזירקוניה, כמו גם נחושת, טונגסטן קרביד וחומרים נוספים הנמצאים בפיתוח. חומרי תמיכה - המרכיב הסודי במדפסות מתכת רבות - נועדו להדפיס מצעים שניתן להסיר או "לאדות" ידנית, מה שפותח את הדלת לשכבות פנימיות שלא ניתנות לשחזור אחרת.
רפידיה פועלת כבר ארבע שנים, ויש להודות שרק מתחילה. "החברה לוקחת את הזמן שלה לתקן דברים", אמר גלברט.
עד כה, הוא וצוותו פרסו חמש מערכות, כולל אחת במרכז הגישה הטכנולוגית סלקירק (STAC) בקולומביה הבריטית. החוקר ג'ייסון טיילור משתמש במכונה מאז סוף ינואר וראה יתרונות רבים על פני מספר מדפסות תלת-ממד קיימות של STAC.
הוא ציין כי ליכולת "להדביק יחד במים" חלקים גולמיים לפני סינטור יש פוטנציאל גדול. הוא גם בקיא בנושאים הקשורים להסרת שומנים, כולל שימוש וסילוק של כימיקלים. בעוד שהסכמי סודיות מונעים מטיילור לשתף פרטים על חלק ניכר מעבודתו שם, פרויקט הבדיקה הראשון שלו הוא משהו שרבים מאיתנו עשויים לחשוב עליו: מקל מודפס בתלת מימד.
"זה יצא מושלם", הוא אמר בחיוך. "סיימנו את החזית, קדחנו חורים לציר, ואני משתמש בו עכשיו. אנחנו מתרשמים מאיכות העבודה שנעשתה עם המערכת החדשה. כמו בכל החלקים המסונטרים, יש קצת הצטמקות ואפילו קצת חוסר יישור, אבל המכונה מספקת. באופן עקבי, אנחנו יכולים לפצות על הבעיות האלה בתכנון."
דוח התוספים מתמקד בשימוש בטכנולוגיות ייצור תוספי בייצור אמיתי. יצרנים כיום משתמשים בהדפסה תלת-ממדית כדי ליצור כלים ומתקנים, וחלקם אף משתמשים בטכנולוגיית ייצור תוספי לייצור בנפח גבוה. סיפוריהם יוצגו כאן.