Где используется

Прототипирование конструкций

Любая разработка нового изделия связана с необходимостью и желанием как можно раньше получить прототип этого изделия в действительности. Это нужно нетолько для отработки функциональности и проведения экспериментов, проверяющих проектные гипотезы, но и для правильного восприятия изделия человеком - проверки дизайна, внешнего вида, эргономичности.

Прототипирование различных конструкций с помощью 3D-печати - одно из основных назначений 3D-принтера. Его преимущества при решении данной задачи очевидны - в первую очередь, применение 3D-печати позволяет сократить издержки как временные, так и финансовые, а значит уменьшить риски вашего проекта.

Прототипы, создаваемые на 3D-принтере могут быть предназначены для решения следующих задач:

1. Проверка конструкции и расчетов - уточнение массо-габаритных требований к изделию, возможность на практике проверить стыковку разрабатываемого изделия с готовыми. Изготовить то или иное изделие из металла может стоить десятки и сотни тысяч рублей, тогда как напечатанная на нашем 3D-принтере модель будет стоить значительно меньше и позволит сэкономить значительные средства.

2. Проверка функциональности - реализованная в нашем принтере FDM-технология печати и используемые материалы (различные виды пластика) позволяют создавать функциональные модели. Таким образом напечатанный прототип это прочное изделие с твердой поверхностью, которое может выдержать несколько циклов испытаний (в зависимости от условий и выбранного материала для печати). Например, созданная на 3D-принтере модель светодиодной фары была использована как корпус и основание для размещение светодиодов и электроники и выдерживала нагрев от светодиодного массива значительное время, уже находясь в замкнутом объеме автомобильной фары.

3. Проверка эргономики и дизайна - несмотря на высокое качество и широкую функциональность современных CAD-систем и систем 3D-моделирования, специалисты в области дизайна попрежнему предпочитают работать с натурными моделями. Это позволяет в действительности оценить удобство использования того или иного изделия человеком или оценить качество совмещения существующего оборудования и разрабатываемых изделий с точки зрения внешнего вида. Например, созданная модель лобового стекла снегохода была использована для оценки и доводки внешнего вида снегохода в целом - что позволило быстро менять его облик и дало больший простор для творчества дизайнеру. А напечатанная ручка для энкодера позволила оценить удобство его использования.

Отметим, что в ходе разработки вы в любом случае создаете 3D-модели своих изделий в той или иной САПР - а значит вам практически ничего не будет стоить воплотить их в реальности и проверить в деле с помощью нашего 3D-принтера. Отличительной особенностью 3D-принтера Hordaprint является большой размер рабочей зоны, а значит вы сможете прототипировать конструкции большего размера не прибегая к склейке и постобработке.

Корпуса для электроники

При разработке новых электронных модулей и приборов возникает задача корпусирования - создание подходящего под тех.требования, удобного и эргономичного корпуса с необходимыми технологическими отверстиями для разъемов, световой индикации, креплений и т.д. До не давних пор при мелкосерийном производстве и ОКР эта задача могла быть решена только подбором корпуса среди серийнопроизводящихся заготовок и доводкой их в ручную - поскольку заказ прессформы или мастер модели был экономически не целесообразен.

Сегодня производство корпусов для вашей электроники можно доверить 3D-принтеру.

Рассмотрим решение данной задачи на примере.

В Центр 3D-печати и прототипирования Hordaprint поступил заказ на производство опытного образца корпуса для модуля ретрансляции данных от биомедицинских датчиков по радиоканалу Bluetooth на смартфон. Заказчик предоставил модель корпуса, экспортированную из САПР Компас-3D в формате STL.

Наш моделлер выполнил адаптацию модели для печати (исправил нормали у некоторых полигонов, разделил модель на 2 части (крышка корпуса и сам корпус))

Итоговую модель загружаем в программу 3D-печати - в случае Hordaprint вы можете использовать бесплатную программу Repetier-Host

Выполняем разбиение модели на слои (в данном случае используется слайсер Slic3r (ссылка на нашу статью))

Выставляем необходимые настройки печати и отправляем на печать.

После печати и установки электроники был получен готовый корпус:

и изделие с подключенным датчиками:

Процесс изготовления корпуса (вместе с адаптацией модели) занял 2 дня.

Сегодня набирают популярность новые разновидности пластиков, отлично подходящие для изготовления корпусов. Например, используя наш 3D-принтер Hordaprint вы сможете печатать используя HIPS-пластик, обладающий повышенной жесткостью, сопротивляемостью к УФ-лучам и пониженной гигроскопичностью.

Ремонт

3D-принтеры хорошо подходят для выполнения ремонта и изготовления запасных деталей и частей оборудования и конструкций, которые нельзя найти в продаже. Возможно вам будет сложно сразу представить насколько большой является данная область применения 3D-печати. Приведем конкретный пример: в Центр 3D-печати и прототипирования Hordaprint обратился видеооператор городского телеканала с просьбой о ремонте штатива для видеокамеры. Сломался держатель одной из телескопических опор штатива - небольшая по размерам пластиковая защелка.

Как вы понимаете это достаточно частая проблема.

До появления 3D-принтеров существовало несколько вариантов её решения:

1. ремонт подручными средствами (стяжки, хомуты и прочее) - нефункционально, недолговечно и неэстетично

2. сборка из двух штативов одного - нужен второй сломаный

3. покупка нового штатива - no comments

Изготовление такой детали на нашем 3D-принтере заняло несколько часов, включая замер сломанной детали, построение 3D-модели, печать и установка в штатив.

Рассмотрим этот процесс подробнее.

1. Если у нас есть рабочая копия сломанной детали (как в случае со штативом), то мы можем сфотографировать её с разных ракурсов и построить её модель по фотоэскизам в любом 3D-редакторе. Если же рабочей копии нет, то придется подключить инженерное мышление и достроить деталь до рабочего состояния.

2. Далее получившуюся модель адаптируем для печати

3. Выполняем слайсинг и устанавливаем настройки печати в Repetier-Host

4. Отправляем модель на печать принтеру Hordaprint

В отдельных случаях, когда деталь имеет сложную форму и её моделирование может занять много времени, мы рекомендуем воспользоваться 3D-сканером. В своей работе мы используем 3D-сканеры iSense (http://cubify.com/products/isense) и игровой контроллер MS Kinect (оба построены на основе одного и того же аппаратного обеспечения, но отличаются программами пост-обработки). Весьма мощным средством пост-обработки сканированных моделей является программа Geomagic Design X (http://www.rapidform.com/products/xor/overview/).

Используя 3D-принтер, вы сможете легко осуществлять ремонт вашего оборудования и изготавливать запасные части к нему.

Изготовление форм для литья

Сегодня производство многих изделий осуществляется методом литья (как из пластика, так и из металла). Основные затраты при этом виде производства связаны с изготовлением литьевых форм.

3D-принтеры хорошо подходят для решения этой задачи, причем возможны различные варианты их использования.

На кафедре материаловедения, литья, сварки РГАТУ имени П.А.Соловьева с использованием 3D-принтера Hordaprint разработан метод 3D-прототипирования из PLA-пластика для получения отливок из алюминиевого сплава методом литья в песчано-гипсовые формы. Результаты работы изложены в статье (ссылка на pdf-файл) и презентации:

Данный способ изготовления литьевых форм достаточно широко распространен. Наш 3D-принтер хорошо подходит для этой задачи в следствие больших размеров зоны печати.

Алгоритм изготовления гипсовой формы для алюминиевого литья с помощью примера Hordaprint:

1. 3D-моделирование деталей, которые требуется отлить из металла

2. Печать деталей на Hordaprint с помощью PLA-пластика

3. Формовка деталей в песчано-гипсовой смеси (напечатанные пластиковые детали устанавливаются вместе с литниками и воздуховодами в емкость для формовки)

4. Просушка гипсовых форм

5. Установка гипсовых форм в печь и нагрев до 650С. При этой температуре PLA-пластик полностью сгорает. Рекомендуется продувка сжатым воздухом

6. Отливка металла в формы

7. Извлечение готовых деталей

* Фотографии предоставлены ООО Литейщик (г. Рыбинск). Модели на фотографии распечатаны на Hordaprint Z350

Принтер Hordaprint подходит также для изготовления силиконовых форм для последующей отливки пластиком, эпоксидкой и пр.

Изготовление мелкосерийных рабочих изделий

В некоторых случаях 3D-принтер можно рассматривать как станок по производству мелких серий изделий из пластика (от 1 до 50 шт). Кроме описанных выше корпусных изделий это могут быть и конструктивные изделия.

Для печати таких изделий мы подбираем специальные виды пластиков, обладающих повышенной твердостью\жесткостью\гибкостью, пониженной гидроскопичностью и восприимчивостью к УФ-лучам. Изделие обычно получается легче, чем металлический аналог и может иметь любые формы.

Примеры:

Крышка объектива видеокамеры оператора с Первого Ярослаского телеканала