Cu toții am construit castele de nisip pe plajă: ziduri puternice, turnuri maiestuoase, șanțuri cu apă pline de rechini. Dacă ești cât de cât ca mine, vei fi surprins cât de bine se lipește o cantitate mică de apă - cel puțin până când apare fratele tău mai mare și o lovește cu piciorul într-o izbucnire de bucurie distructivă.
Antreprenorul Dan Gelbart folosește și el apa pentru a lega materialele, deși designul său este mult mai durabil decât un spectacol de weekend pe plajă.
În calitate de președinte și fondator al Rapidia Tech Inc., un furnizor de sisteme de imprimare 3D pe metal din Vancouver, Columbia Britanică și Libertyville, Illinois, Gelbart a dezvoltat o metodă de fabricație a pieselor care elimină etapele consumatoare de timp, inerente tehnologiilor concurente, simplificând în același timp considerabil îndepărtarea suportului.
De asemenea, îmbinarea mai multor piese nu este mai dificilă decât simpla înmuiere în puțină apă și lipire - chiar și pentru piesele realizate cu metode tradiționale de fabricație.
Gelbart discută câteva diferențe fundamentale între sistemele sale pe bază de apă și cele care utilizează pulberi metalice care conțin 20% până la 30% ceară și polimer (în volum). Imprimantele 3D Rapidia cu două capete pentru metal produc o pastă din pulbere metalică, apă și un liant de rășină în cantități cuprinse între 0,3 și 0,4%.
Din această cauză, a explicat el, procesul de dezlipire necesar tehnologiilor concurente, care durează adesea câteva zile, este eliminat, iar piesa poate fi trimisă direct la cuptorul de sinterizare.
Celelalte procese se află în mare parte în „industria de turnare prin injecție (MIM), cu o tradiție îndelungată, care necesită ca piesele nesinterizate să conțină proporții relativ mari de polimer pentru a facilita eliberarea lor din matriță”, a spus Gelbart. „Cu toate acestea, cantitatea de polimer necesară pentru a lipi piesele pentru imprimarea 3D este de fapt foarte mică - o zecime de procent este suficientă în majoritatea cazurilor.”
Deci, de ce să bem apă? Ca și în exemplul nostru cu castelul de nisip folosit pentru a face pastă (pastă metalică în acest caz), polimerul ține piesele împreună pe măsură ce se usucă. Rezultatul este o piesă cu consistența și duritatea cretei de trotuar, suficient de rezistentă pentru a rezista la prelucrarea post-asamblare, prelucrarea ușoară (deși Gelbart recomandă prelucrarea post-sinterizare), asamblarea cu apă cu alte piese nefinisate și trimisă la cuptor.
Eliminarea degresării permite, de asemenea, imprimarea unor piese mai mari și cu pereți mai groși, deoarece atunci când se utilizează pulberi metalice impregnate cu polimer, polimerul nu se poate „arde” dacă pereții piesei sunt prea groși.
Gelbart a spus că un producător de echipamente a necesitat grosimi ale pereților de 6 mm sau mai puțin. „Să presupunem că construiți o piesă de dimensiunea unui mouse de computer. În acest caz, interiorul ar trebui să fie fie gol, fie poate un fel de plasă. Acest lucru este excelent pentru multe aplicații, chiar și ușurința fiind obiectivul. Dar dacă este necesară rezistență fizică, cum ar fi un șurub sau o altă piesă de înaltă rezistență, atunci [injecția cu pulbere metalică] sau MIM nu sunt de obicei potrivite.”
O fotografie proaspăt imprimată a unui distribuitor arată componentele interne complexe pe care le poate produce o imprimantă Rapidia.
Gelbart subliniază și alte câteva caracteristici ale imprimantei. Cartușele care conțin pastă metalică sunt reîncărcabile, iar utilizatorii care le returnează la Rapidia pentru reîncărcare vor primi puncte pentru orice material neutilizat.
O varietate de materiale sunt disponibile, inclusiv oțel inoxidabil 316 și 17-4PH, INCONEL 625, ceramică și zirconiu, precum și cupru, carbură de tungsten și alte câteva materiale aflate în curs de dezvoltare. Materialele suport – ingredientul secret din multe imprimante metalice – sunt concepute pentru a imprima substraturi care pot fi îndepărtate sau „evaporate” manual, deschizând calea către interioare altfel ireproductibile.
Rapidia activează de patru ani și, trebuie să recunoaștem, abia acum începe. „Compania își ia timp să rezolve lucrurile”, a spus Gelbart.
Până în prezent, el și echipa sa au implementat cinci sisteme, inclusiv unul la Centrul de Acces Tehnologic Selkirk (STAC) din Columbia Britanică. Cercetătorul Jason Taylor folosește mașina de la sfârșitul lunii ianuarie și a observat numeroase avantaje față de mai multe imprimante 3D STAC existente.
El a remarcat că abilitatea de a „lipi împreună cu apă” piesele brute înainte de sinterizare are un mare potențial. De asemenea, cunoaște problemele asociate cu degresarea, inclusiv utilizarea și eliminarea substanțelor chimice. Deși acordurile de confidențialitate îl împiedică pe Taylor să împărtășească detalii despre o mare parte din munca sa de acolo, primul său proiect de test este ceva la care mulți dintre noi ne-am putea gândi: un băț imprimat 3D.
„A ieșit perfect”, a spus el zâmbind. „Am finisat fața, am găurit pentru ax și îl folosesc acum. Suntem impresionați de calitatea lucrării efectuate cu noul sistem. Ca în cazul tuturor pieselor sinterizate, există o oarecare contracție și chiar o ușoară nealiniere, dar mașina este adecvată. În mod constant, putem compensa aceste probleme în proiectare.”
Raportul Aditiv se concentrează pe utilizarea tehnologiilor de fabricație aditivă în producția reală. Producătorii folosesc astăzi imprimarea 3D pentru a crea scule și dispozitive de fixare, iar unii folosesc chiar și fabricarea aditivă pentru producția de volum mare. Poveștile lor vor fi prezentate aici.