揭秘Stratasys下一代工业级3D打印解决方案(图)_5

作者: admin 分类: 一些分享 发布时间: 2019-06-13 14:09

  2016年8月24日,3D打印巨头Stratasys公司宣布将推出下一代的工业级3D打印解决方案Stratasys infinite-Build 3D Demonstrator和Robotic Composite 3D Demonstrator。该公司的最新技术似乎要打破传统3D打印技术三轴制造的模式以及打印尺寸的限制,他们的这两款新机器都是多维度、多角度的3D打印技术。其中第一款机器首次将注意力转移到了垂直平面上,使得理论上3D打印部件的尺寸可以突破构建平台的边界,达到无限大。而后一款机器,则将西门子的运动控制技术和PLM软件集成到了其3D打印平台上,让3D打印可以通过任何角度进行。据悉,这两款设备完全适用于航空航天和汽车制造,而且该公司宣称,该工业3D打印技术比以往任何时候都更开放、更有用。

  Infinite-Build 3D Demonstrator

  Robotic Composite 3D Demonstrator

  你可能已经注意到,这两款机器都被称为Demonstrators(意为展示者),那是因为这些技术还很大程度上仍然处于概念验证阶段。不过这两款机器都将被该公司带到2016芝加哥国际制造技术展(IMTS 2016,9月)上进行展示,并作为Stratasys公司的SHAPING WHATS NEXT?制造愿景的一部分。该愿景主要是为了响应客户最具挑战性的应用需求,解决制造商快速制造各种尺寸强大零部件的需要。Stratasys的答案很明确:3D打印工作流程需要更好地配合各种应用需求,成本更低、速度更快,而整个增材制造的概念需要更加灵活,并且能够向不同的方向扩展。

  更重要的是,这一战略的焦点完全回到了工业级应用上,这标志着该公司明确的战略转向。这两款新型的3D打印技术是最好的注解。与此同时,该公司还宣布了与波音和福特两家公司的合作关系,这两家公司将会与Stratasys一起探索这两款革命性硬件的新应用。

  

Infinite-Build 3D Demonstrator

  据Stratasys公司介绍,这两款机器中的Infinite-Build 3D Demonstrator是为了解决航空航天、汽车等行业对于拥有可重复机械属性的大型、轻重量、热塑性部件的需要而设计的。该机器使用了一种革命性的FDM挤出方法可以增加输出量和可重复性,除此之外,该机器可以在垂直平面上打印,因此零部件的尺寸可以不受限制。

  据称,航空巨头波音公司在该设备的需求和规格方面发挥了作用。波音目前正在使用一台Infinite-Build 3D Demonstrator来探索小批量轻质部件的制造。另外福特公司也在探索该Demonstrator在汽车制造创新方面的应用,并将评估这项新技术。福特和Stratasys将携手测试和开发汽车级3D打印材料的新应用(这些应用以前由于尺寸的限制而无法实现),并启动和加速创新的汽车产品设计。

  用Infinite-Build 3D Demonstrator 3D打印的飞机内饰面板(展品)  

  Robotic Composite 3D Demonstrator

  而Stratasys公司即将展示的另一款机器机器人Robotic Composite 3D Demonstrator则将Stratasys先进的挤出技术与西门子运动控制硬件和PLM软件结合了起来,并使用了一种混合的方法来实现复合部件的自动制造,该方法突破了原来逐层打印的传统模式,充分发挥了增材制造技术的潜力,使其可以用于高价值复合结构,使其比以前任何时候都轻。

  在开发该设备的过程中,Stratasys和西门子一直非常紧密的合作,西门子为此贡献了工业级的运动控制硬件和从设计到3D打印的软件功能。该Robotic Composite 3D Demonstrator旨在彻底改变复合零件的3D打印。

  据悉,复合材料不仅在汽车和航空航天这样的交通运输行业里有着广泛的应用,而且石油天然气和医疗等行业也经常用它制造坚固且轻质的结构。不幸的是,复合材料的生产往往受到劳动密集的生产过程和几何形状的限制。而Robotic Composite 3D Demonstrator使用了一种8轴运动系统,可以在3D打印过程中实现精确、定向地材料放置以提升强度,同时还达到减少了对于支撑结构的需要,提升了3D打印速度。这将重新定义未来轻型零部件的制造方式。

  Stratasys正在通过诸如制造辅助、注塑模具和复合工装等应用在制造领域走向成功,并且利用我们与创新的行业领导者的关系进一步扩大增材制造在苛刻的生产环境中的适用性。Stratasys公司CEO Ilan Levin说:我们将这些Demonstrators设备可能带来的工厂集成、自动化和性能监控水平看作向工业4.0转化的催化剂。Stratasys请IMTS的所有参观者来看看这些新的技术,以及我们在现场运行的工业级增材制造解决方案。

  事实上,航空航天一直在使用3D打印技术,比如波音公司就宣称,他们的飞机中有3万个非飞行关键部件是3D打印的。因此3D打印对于他们来说并非新鲜事物。

Infinite Build 3D Demonstrator内部

  然而,由于3D打印所带来的设计效率,他们想要的更多。因为当下的3D打印技术仍然受制于制造质量可重复性以及最重要的是打印尺寸方面的限制。他们想要打印大型飞机部件,即使是今天最大的3D打印机也无法做到。

  转入IB3D Demonstrator。这也许是我迄今见过的最奇怪的3D打印机。它的亮点包括:

  Z轴是垂直排列的,所以打印是在侧面进行的。

  构建室受到精确热控制以确保完美打印。

  可移动的热帘允许挤出机在构建表面自由移动,但是料斗暴露在外,以便于补充材料

  随着打印的进行,3D打印对象被慢慢地推向机器的后方

  通过标准的Z轴运动添加打印层,层厚达1英寸(25.4 毫米)

  当1英寸的打印层完成之后,整个构建平台向外移1英寸,然后开始下一层的打印

  当打印件退出机器背部(是的,它是开放的)时,热量被一系列用帘子遮盖的空间所控制,以确保适当的散热效果。

  当打印件伸出机器外部足够长时,一开始的构建板会被去除,而且打印可继续进行,如果您继续往3D打印机中加材料的话。

  您必须为伸出来的3D打印件提供支撑,可以桌子、缓慢的输送带或悬挂式的电缆。

  用IB3D Demonstrator打印的一个大件的表面细节(层厚是1英寸)

  由上面可以看出,使用这种方式,IB3D可以3D打印极长的物对象,而且也相当宽,它的生成区域大约是1平方米。

  

用IB3D Demonstrator 3D打印的4米长的样品

  在这里我们看到了IB3D打印出来的最大的样品:一个奇怪的波浪结构,有4米长!这是一次3D打印完成的,没有组装。

 

IB3D Demonstrator的后部,3D打印对象的完成部分会从这里伸出去(在此图像中从右到左)

  众所周知,大型3D打印对象的最大麻烦是它们耗费的时间超长。但是对于Stratasys重新设计了挤出机制的IB3D来说这完全不是问题,IB3D的打印输出速度提升了10倍,该公司有人暗示它最终可能会提升50倍的打印速度,不过这仍需拭目以待。

  

IB3D Demonstrator的另一个特点是它用塑料颗粒而不是线材作为3D打印原料。

  

IB3D Demonstrator上使用的一瓶ULTEM微颗粒

  据天工社了解,这些微型颗粒是0.5毫米直径的均匀球体,它们足够精细,而且流动性够好,而且足够大以避免散入空气中危害健康。

  

该颗粒式挤出机的细节,请注意它使用了一根极长的丝杠传动

  塑料颗粒都存储在挤出机顶部的一个透明的圆柱形漏斗中,显然可以支持几个小时的打印。用完后,IB3D只需将挤出机上的漏斗推到更大的贮料瓶下面,由后者放出颗粒迅速填满挤出机和漏斗。

  请注意,这些颗粒可不是我们常见的塑料边角料,它是经过专门制造而成的,具有严格的质量规格要求。而且Stratasys认为使用塑料颗粒可以实现一些非常有趣的材料组合,因为其很容易混合;另外也便于提升打印速度。

  

Stratasys IB3D Demonstrator上的热帘,在展示其上下左右移动挤出机的能力

  据悉,在IB3D上几乎所有的东西都是全新的,Stratasys花了几年秘密开发这种侧面打印的概念。而且据称一开始还有一个非常有趣的小故事。当时Stratasys的研究团队将一台大型Fortus 400mc Production 3D打印机侧翻在地上,然后看看它是否会侧面打印。

  它还真的能行!

  当然这并不是故事的结尾。研究团队对打印出的部件进行了各种测试,以确保它们拥有与普通打印类似的机械性能。而他们所做的这一切都证明了:重力,并不是3D打印所必须的。

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