Il passaggio dalla stampa 3D di piccolo formato a quella di grande formato apre un mondo di opportunità, ma richiede anche diverse linee guida di stampa per garantire risultati ottimali
Il passaggio dalla stampa 3D di piccolo formato a quella di grande formato apre un mondo di opportunità, ma richiede anche diverse linee guida di stampa per garantire risultati ottimali. La stampa 3D di grande formato presenta una serie unica di sfide e opportunità che devono essere considerate quando si passa dalla stampa di piccolo formato.
Seguire le linee guida descritte in questo articolo aiuterà a passare dalla stampa 3D su piccola scala a quella su larga scala. Ciò consente di produrre stampe di alta qualità su larga scala con maggiore resistenza meccanica, più opzioni di finitura e risparmio di tempo e materiale.
Flexbot Custom presso Al Seer Marine
1. TUTTO È PIÙ GRANDE
Le possibilità della produzione additiva su larga scala iniziano ai limiti delle stampanti desktop. Le stampanti desktop sono generalmente in grado di stampare oggetti fino a 300 mm x 300 mm x 300 mm. Con la produzione additiva di grande formato, la stampa inizia da queste dimensioni. Ad esempio, la configurazione più piccola di Flexbot consente già di avere un piano di stampa di 2 x 1 metri.
Questa portata può essere aumentata grazie alla modularità delle soluzioni robotiche LFAM di CEAD. Un piano di stampa più grande o il posizionamento del robot su un binario lineare aumentano il volume di costruzione e quindi le dimensioni di stampa. La configurazione Flexbot è personalizzabile, un esempio di ciò è visibile nella foto sopra, dove il più grande sistema Flexbot è stato installato presso Al Seer Marine, con un'area di costruzione di 4 x 36 metri e due robot che si muovono lungo un binario lineare.
Man mano che la produzione additiva passa dalla piccola alla grande scala, si registra un aumento significativo delle dimensioni degli ugelli, dell'altezza e della larghezza degli strati. In genere, le stampanti desktop possono gestire ugelli con un diametro massimo di 0,8 mm.
Tuttavia, gli ugelli che si adattano agli estrusori di CEAD vanno da 2 mm a 24 mm, a seconda dell'estrusore. L'uso di ugelli più grandi porta alla creazione di strati più spessi e più larghi durante il processo di stampa. Anche la resa dell'estrusione determina la dimensione del pezzo, che è significativamente più grande nelle applicazioni LFAM.
2. RAFFREDDAMENTO DEGLI STRATI STAMPATI
Nelle stampanti desktop più piccole, è spesso presente una ventola per raffreddare il pezzo durante la stampa. Questo aiuta a regolare la temperatura dello strato precedente, o cordone, che consente tempi di strato più brevi e una stampa più veloce.
Mentre il raffreddamento esterno offre un vantaggio per la stampa 3D su piccola scala, per la stampa 3D su larga scala il raffreddamento con una ventola è indesiderato, da un punto di vista meccanico. Con la LFAM, le strategie di stampa si concentrano sulla regolazione dei tempi di strato per consentire un corretto raffreddamento e solidificazione del materiale.
3. STAMPA 3D CON PELLET O FILAMENTO
Quando si tratta di materie prime per questo tipo di stampa 3D, ci sono due opzioni principali: pellet/granulato o filamento. Le stampanti desktop di solito fondono il filamento di plastica, mentre i sistemi di produzione additiva di CEAD utilizzano la stampa 3D basata su pellet.
Il filamento è realizzato in pellet dai fornitori di materiale. Il materiale utilizzato per la LFAM richiede quindi una lavorazione minore, poiché i pellet possono essere utilizzati direttamente per la stampa 3D. Semplificando il processo di produzione del materiale di stampa si riducono i costi di questo materiale.
A differenza degli estrusori a filamento, gli estrusori a pellet CEAD utilizzano un meccanismo a vite per fondere e trasportare il materiale pellettizzato attraverso un cilindro riscaldato e nitrato verso l'ugello. Il cilindro nitrato all'interno degli estrusori CEAD offre resistenza contro i materiali abrasivi. Ciò consente la lavorazione di un'ampia varietà di compositi termoplastici rinforzati con fibre corte che offrono molte applicazioni in diversi settori.
Proprio come il filamento, la maggior parte dei pellet termoplastici deve essere asciutta quando viene stampata. Per garantire che il materiale sia asciutto e privo di umidità, viene utilizzato un essiccatore esterno. Dopo il processo di essiccazione, i pellet vengono caricati in un alimentatore e spinti attraverso un cilindro con più sezioni di riscaldamento indipendenti, dove vengono riscaldati fino a quando non si sciolgono.
L'estrusione a base di pellet presenta diversi vantaggi rispetto alla stampa 3D a base di filamento:
- Costi inferiori: poiché richiede una lavorazione inferiore rispetto al filamento, il materiale in pellet ha generalmente un costo inferiore. È inoltre possibile utilizzare materiali per metodi di produzione esistenti, come lo stampaggio a iniezione. Riducendo ulteriormente i costi.
- Maggiore velocità di produzione: una maggiore velocità di produzione è ottenuta dalla maggiore resa della LFAM. Inoltre, durante la stampa è possibile aggiungere nuovi pellet all'essiccatore. Le stampanti a filamento devono essere messe in pausa per cambiare una bobina di filamento.
- Ampia gamma di materiali disponibili: poiché i pellet sono ampiamente utilizzati nell'industria della plastica, la gamma di materiali disponibili è più ampia rispetto al filamento.
- Possibilità di fresatura: poiché la stampa LFAM è più grande e quindi più grossolana rispetto alla stampa su piccola scala, è possibile fresare la stampa per renderla liscia. Le perle più grandi offrono maggiori possibilità di fresatura.
Clicca per saperne di più sui pellet termoplastici per la stampa 3D su larga scala.
4. PERCORSO CONTINUO DELL'UTENSILE
Quando si lavora con la stampa 3D di grande formato, i punti di inizio e fine diventano più visibili rispetto ai formati più piccoli. Per questo motivo è importante progettare stampe con un percorso utensile continuo, che consenta di completare l'intera stampa in una sola volta. Quando l'estrusore segue un percorso utensile continuo e quindi non esegue alcun avvio-arresto durante la stampa, eventuali difetti potenziali nella stampa saranno meno evidenti. Utilizzando un percorso utensile continuo, è possibile produrre stampe 3D di grande formato con meno difetti visibili e un livello di qualità più elevato.
I robot estrusori CEAD e Flexbot possono essere dotati di Dynamic Flow Control (DFC). Il DFC consente di calcolare con estrema precisione la quantità di materiale termoplastico estruso. Questo componente aggiuntivo fornisce una maggiore uniformità nella produzione e quindi consente di ottenere avvii e arresti di qualità superiore nelle stampe.
Queste partenze e arresti possono essere utilizzati per stampare più parti contemporaneamente, aumentando il tempo di produzione complessivo dei pezzi. Inoltre, è possibile implementare un doppio cordone nei progetti utilizzando partenza e arresto. Ciò offre maggiori opportunità di fresatura, risparmiando peso e quindi tempo di produzione, materiale e costi di produzione. Per saperne di più su come aumentare la precisione della stampa 3D su larga scala con il Dynamic Flow Control.
5. STAMPA SENZA SUPPORTI
Nella stampa 3D di grande formato, l'unico supporto necessario è quello fornito dagli ingegneri del team di supporto CEAD. Mentre le stampe 3D più piccole possono utilizzare supporti per ottenere design unici, la stampa su larga scala richiede un approccio diverso.
La rimozione dei supporti sulle stampe più piccole può essere effettuata con un semplice paio di pinze, ma non è pratica per le stampe più grandi. La quantità di materiale necessaria per stampare i supporti su questa scala è notevole e può comportare un notevole spreco di risorse. In questi casi, o si stampa senza supporti (ad esempio a 45 gradi, come si vede nel video qui sotto) o si fresano via i supporti dopo la stampa.
6. VARIE STRATEGIE DI STAMPA
L'aspetto robotico della stampa 3D basata su robot consente l'uso di varie strategie di stampa. Esempi di strategie di stampa sono la stampa non planare, multiplanare o a 45 gradi, come si vede nel video qui sopra.
La stampa a 45 gradi apre nuove possibilità di design. Nonostante la scala più grande, l'angolo di sporgenza rimane lo stesso della stampa 3D di piccolo formato, tipicamente intorno ai 45 gradi. Questo vale sia per la stampa 3D su piccola che su larga scala, indipendentemente dal fatto che l'estrusore sia posizionato ad angolo.
Quando l'estrusore è posizionato ad angolo, l'angolo di sporgenza rimane a 45 gradi, ma ruota rispetto allo strato inferiore. Questo deve essere considerato durante il processo di progettazione per garantire che le sporgenze possano essere stampate con successo senza collassare o deformarsi. Un esempio di questo tipo di stampa può essere visto nel video qui sopra.
7. STAMPA DI UN MATERIALE ALLA VOLTA
Analogamente alla stampa 3D su piccola scala, la stampa 3D su larga scala prevede la stampa strato per strato. La stampa con stampanti a filamento su piccola scala consente di mettere in pausa la stampa e cambiare il filamento. Ciò consente di stampare un oggetto con più materiali.
Con la stampa su larga scala a base di pellet, il materiale non può essere cambiato così facilmente. Il cilindro della stampante deve essere svuotato e spurgato prima di poter utilizzare nuovo materiale.
Un'applicazione comune della stampa di due materiali diversi allo stesso tempo può essere trovata nei supporti di stampa. Ciò garantisce che i supporti possano essere dissolti in acqua o siano facilmente rimovibili. Questo tuttavia non causa una limitazione per la stampa 3D su larga scala, poiché la stampa con supporti non è una pratica comune.
8. SISTEMI DI STAMPA MODULARI
Un vantaggio offerto dalla stampa robotizzata su larga scala è la modularità dei sistemi di stampa. Ad esempio, una soluzione robotica Flexbot esistente può essere equipaggiata con vari estrusori robotici e opzioni di fresatura. Inoltre, CEAD offre piani di stampa modulari, aumentando il potenziale di stampa. La combinazione di questo con il posizionamento del robot su un binario lineare si traduce in un aumento significativo del volume di stampa.
La modularità non riguarda solo gli aggiornamenti relativi al robot e alle attrezzature. È possibile combinare più Flexbot robotizzati per stampare lo stesso oggetto da due angolazioni diverse, come mostrato nella figura sottostante. Clicca per saperne di più sul grande sistema di stampa 3D robotizzato da 36 x 4 metri mostrato nella foto sottostante.
La modularità della produzione additiva su larga scala basata sulla robotica consente di adattare il sistema di stampa alla propria applicazione e alla propria struttura di stampa.
Flexbot Custom presso Al Seer Marine
9. NIENTE PIÙ INFILL
La stampa 3D tradizionale di piccole dimensioni richiede stampe cave per contenere una struttura interna, chiamata riempimento. Questo modello interno di materiale viene stampato all'interno della forma di una stampa 3D, al fine di fornire alla stampa finale un supporto e una resistenza aggiuntivi.
Quando si stampa su un grande formato, l'uso di riempimento di solito non è necessario. Generalmente, le stampe di produzione additiva su larga scala sono abbastanza resistenti quando stampate vuote. La resistenza delle stampe è attribuita alle dimensioni maggiori delle stampe e alla presenza di fibre nel materiale. L'assenza di riempimento consente di risparmiare tempo di stampa e l'uso di materiale.
Tuttavia, le dimensioni e l'applicazione di alcune stampe potrebbero richiedere una maggiore resistenza, come il ponte mostrato nella foto sotto. Per aumentare la resistenza, le stampe LFAM possono essere progettate con una struttura interna a coste. Questo supporta i punti critici. Un'altra applicazione di questo può essere trovata con stampe che vengono utilizzate a temperature elevate (ad esempio, in autoclave).
Maggiori informazioni sulla stampa 3D di grande formato e sul riempimento sono disponibili nella knowledge base di CEAD.
10. GRANDE È GRANDE
È importante tenere presente che gli oggetti stampati non dovrebbero essere in genere più piccoli di 300 mm x 300 mm x 300 mm. Anche se è possibile stampare oggetti più lunghi che sono più corti di 300 mm, questa è la linea guida generale.
Inoltre, non è consigliabile stampare dettagli più piccoli di 10 mm, a causa delle limitazioni della larghezza minima possibile del livello e del cerchio completo che può essere realizzato con il percorso utensile. La produzione additiva su larga scala dovrebbe quindi concentrarsi su progetti di grandi dimensioni.
TRANSIZIONE DALLA STAMPA 3D SU PICCOLA SCALA A QUELLA SU GRANDE SCALA
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