Mēs visi esam pludmalē uzcēluši smilšu pilis: varenas sienas, majestātiskus torņus, grāvjus, kas pilni ar haizivīm. Ja esat kaut nedaudz līdzīgi man, jūs būsiet pārsteigti, cik labi neliels ūdens daudzums turas kopā — vismaz līdz brīdim, kad parādās jūsu lielais brālis un iesit tam postoša prieka uzliesmojumā.
Arī uzņēmējs Dens Gelbarts materiālu līmēšanai izmanto ūdeni, lai gan viņa dizains ir daudz izturīgāks nekā nedēļas nogales pludmales skats.
Kā Rapidia Tech Inc., metāla 3D drukas sistēmu piegādātāja Vankūverā, Britu Kolumbijā un Libertivilā, Ilinoisā, prezidents un dibinātājs Gelbarts ir izstrādājis detaļu ražošanas metodi, kas novērš laikietilpīgās darbības, kas raksturīgas konkurējošām tehnoloģijām, vienlaikus ievērojami vienkāršojot atbalsta noņemšanu.
Tas arī padara vairāku detaļu savienošanu tikpat sarežģītu kā to mērcēšanu nelielā ūdens daudzumā un salīmēšanu kopā — pat detaļām, kas izgatavotas ar tradicionālām ražošanas metodēm.
Gelbarts apspriež dažas būtiskas atšķirības starp viņa ūdens bāzes sistēmām un tām, kurās tiek izmantoti metāla pulveri, kas satur 20–30 % vaska un polimēra (pēc tilpuma). Rapidia divgalvu metāla 3D printeri ražo pastu no metāla pulvera, ūdens un sveķu saistvielas daudzumā no 0,3 līdz 0,4 %.
Tādēļ, viņš paskaidroja, tiek novērsts atdalīšanas process, kas nepieciešams konkurējošām tehnoloģijām un bieži vien ilgst vairākas dienas, un detaļu var nosūtīt tieši uz sinterēšanas krāsni.
Pārējie procesi galvenokārt ir “ilgstoši pastāvošajā iesmidzināšanas formēšanas (MIM) nozarē, kurā nesaķepinātām detaļām ir jāsatur relatīvi liels polimēra saturs, lai atvieglotu to izdalīšanos no veidnes,” sacīja Gelbarts. “Tomēr polimēra daudzums, kas nepieciešams detaļu savienošanai 3D drukāšanai, patiesībā ir ļoti mazs — vairumā gadījumu pietiek ar vienu desmitdaļu procenta.”
Kāpēc tad dzert ūdeni? Tāpat kā mūsu smilšu pils piemērā, ko izmanto pastas (šajā gadījumā metāla pastas) pagatavošanai, polimērs satur detaļas kopā, kamēr tās žūst. Rezultātā iegūst detaļu ar ietves krīta konsistenci un cietību, kas ir pietiekami izturīga, lai izturētu pēcmontāžas apstrādi, saudzīgu apstrādi (lai gan Gelbart iesaka pēcapstrādi), montāžu ar ūdeni kopā ar citām nepabeigtām detaļām un nosūtīšanu krāsnī.
Attaukošanas novēršana ļauj drukāt arī lielākas, biezāku sienu detaļas, jo, izmantojot ar polimēru piesūcinātus metāla pulverus, polimērs nevar "izdegt", ja detaļu sienas ir pārāk biezas.
Gelbarts teica, ka viens iekārtu ražotājs pieprasīja sienu biezumu 6 mm vai mazāk. “Pieņemsim, ka jūs veidojat detaļu apmēram datorpeles lielumā. Tādā gadījumā iekšpusei jābūt vai nu dobai, vai varbūt no kāda veida sieta. Tas ir lieliski piemērots daudziem pielietojumiem, pat ja mērķis ir vieglums. Bet, ja nepieciešama fiziska izturība, piemēram, skrūvei vai kādai citai augstas izturības detaļai, tad [metāla pulvera iesmidzināšana] vai MIM parasti nav piemērotas.”
Tikko izdrukāts kolektora fotoattēls parāda sarežģītās iekšējās detaļas, ko Rapidia printeris spēj izgatavot.
Gelbarts norāda uz vairākām citām printera funkcijām. Kārtridži, kas satur metāla pastu, ir atkārtoti uzpildāmi, un lietotāji, kas tos atgriež Rapidia uzpildīšanai, saņems punktus par jebkuru neizlietoto materiālu.
Ir pieejami dažādi materiāli, tostarp 316 un 17-4PH nerūsējošais tērauds, INCONEL 625, keramika un cirkonija dioksīds, kā arī varš, volframa karbīds un vairāki citi izstrādes stadijā esoši materiāli. Atbalsta materiāli — daudzu metāla printeru slepenā sastāvdaļa — ir paredzēti tādu substrātu drukāšanai, kurus var noņemt vai "iztvaicēt" ar rokām, paverot durvis uz citādi neatveidojamiem interjeriem.
Rapidia darbojas jau četrus gadus un, jāatzīst, tikai tagad sāk darbību. "Uzņēmums velta laiku, lai visu sakārtotu," sacīja Gelbarts.
Līdz šim viņš un viņa komanda ir izvietojuši piecas sistēmas, tostarp vienu Selkirkas Tehnoloģiju piekļuves centrā (STAC) Britu Kolumbijā. Pētnieks Džeisons Teilors iekārtu izmanto kopš janvāra beigām un ir saskatījis daudzas priekšrocības salīdzinājumā ar vairākiem esošajiem STAC 3D printeriem.
Viņš norādīja, ka spējai "salīmēt kopā ar ūdeni" neapstrādātas detaļas pirms saķepināšanas ir liels potenciāls. Viņš arī pārzina ar attaukošanu saistītos jautājumus, tostarp ķīmisko vielu lietošanu un utilizāciju. Lai gan konfidencialitātes līgumi neļauj Teiloram dalīties ar lielu daļu sava darba informācijas, viņa pirmais testa projekts ir kaut kas tāds, ko daudzi no mums varētu iedomāties: 3D drukāts nūjiņa.
“Tas izrādījās perfekti,” viņš teica ar smaidu. “Mēs pabeidzām virsmu, izurbām caurumus vārpstai, un es to tagad izmantoju. Mēs esam pārsteigti par darba kvalitāti, kas paveikta ar jauno sistēmu. Tāpat kā ar visām saķepinātajām detaļām, ir neliels saraušanās un pat neliela nobīde, taču iekārta ir atbilstoša. Mēs pastāvīgi varam kompensēt šīs problēmas konstrukcijā.”
Piedevu ziņojumā galvenā uzmanība pievērsta piedevu ražošanas tehnoloģiju izmantošanai reālā ražošanā. Ražotāji mūsdienās izmanto 3D drukāšanu, lai izveidotu instrumentus un armatūru, un daži pat izmanto aditīvo ražošanu liela apjoma ražošanai. Viņu stāsti tiks publicēti šeit.