¿Puede una impresora 3D imprimir algo más grande que sí misma? Medios de comunicación

¡Sí! ¡Definitivamente es posible! Así es cómo:

Esencialmente, cuando se habla de impresión 3D, es básicamente un proceso de extrusión. Eso es todo lo que es. (Ignoraremos las otras tecnologías por el momento). Por lo tanto, lo que necesita es un sistema que extruya un material de un cabezal de impresión que tenga un sobre de construcción ilimitado, lo que implica que el cabezal de impresión está montado en un chasis que puede moverse libremente por el piso y tiene un brazo extensible para moverse a lo largo del dirección perpendicular al suelo. Dado que desea tener habilidades de construcción de forma libre (porque eso es lo que esencialmente diferenciará su sistema de los demás, también desea grados de libertad de rotación).

Ahora que quieres todas estas cualidades, ¿cuál es tu respuesta? Un robot con un cabezal de extrusión. Y eso es exactamente una impresora 3D que construirá estructuras más grandes que sí misma. Había escrito una publicación de blog sobre el mismo tema hace unos meses. Estoy entrecruzando lo mismo aquí para su referencia. :

Impresoras 3D con sobres dinámicos de construcción
Una de las tendencias cada vez más investigadas en los últimos 10 meses ha sido el desarrollo de técnicas de fabricación aditiva (AM) que permitirán la impresión de componentes que no tendrán que estar sujetos al tamaño del sobre de construcción. Un sobre de construcción es una de las características limitantes de una impresora 3D, que esencialmente es un cubo hipotético que cubre la longitud máxima de movimientos del cabezal de impresión a lo largo de los 3 ejes de la impresora.
De la figura anterior, si L, B son la longitud y la anchura de la cama de impresión y H es la longitud máxima retráctil del extrusor (en pulgadas), entonces el sobre de construcción (BE) es
BE = LxBxH
Por lo general, los sobres de construcción de la mayoría de las máquinas AM comerciales y de aficionados son muy pequeñas, principalmente en el rango de aproximadamente 12 “x12” x12 “. Aunque esto puede ser adecuado para la mayoría de los objetos pequeños, estas impresoras 3D no pueden utilizarse para fabricar objetos más grandes y de formas más complejas. Otro problema importante en las máquinas de modelado por deposición fundida (FDM) más utilizadas es que a menudo necesitan apoyo para construir estructuras sobresalientes que podrían no ser siempre posibles en todas las situaciones. La ausencia de estructuras de soporte haría que las partes impresas fueran susceptibles a los efectos de la gravedad y, por lo tanto, provocarían fallas.
Este problema se resuelve mediante el uso de tecnologías como la fusión de lecho de polvo, donde un material en forma de polvo a menudo actúa sobre una fuente de energía (con mayor frecuencia un láser o un haz de electrones) que sinteriza el metal y extiende una capa uniforme de polvo fresco sobre El estanque de soldadura. Como resultado, la estructura está “enterrada” dentro del polvo y tiene tiempo suficiente para solidificarse. Sin embargo, nuevamente, los rayos láser / haces de electrones están restringidos por el límite de la cámara de construcción. Aparte de esto, el aumento de la envolvente de construcción aumentará significativamente los costos (el mantenimiento y también las cámaras deben inundarse con gases raros).
Un problema importante es la necesidad de equilibrar la velocidad de impresión con la resistencia y el propósito del componente que se imprime. Mayor área de construcción, mayor es la necesidad de un sobre de construcción que implica más tiempo para imprimir. Para acelerar el proceso, necesitaremos aumentar la velocidad de solidificación (en la impresión de metales) o aumentar la velocidad de deposición (lo que implicaría un mayor grosor de la capa que resultaría en una pérdida de precisión y características afiladas). Como resultado. se ha convertido en un imperativo en ideas para la fabricación aditiva que nos permiten construir estructuras de forma libre sin los enlaces de gravedad, orientación y, lo más importante, la envoltura de construcción. Veamos 2 aplicaciones muy interesantes de desarrollo de técnicas de fabricación aditiva que pretenden eliminar la limitación de los sobres de la impresión 3D.
La impresora MX3D de resina y metal MX3D de Joris Laarman Lab :
Joris Laarman Labs en Amsterdam ha construido un nuevo tipo de resina de curado ultrarrápida que puede curar en condiciones atmosféricas. Esta resina se empuja a través de una boquilla montada en un brazo robótico de 6 ejes que traza un camino prealimentado. La resina se expulsa de la boquilla y se cura instantáneamente. Aunque el laboratorio no ha publicado mucha información sobre la resina y los adhesivos utilizados, la adhesión utilizada en la resina parece tener una energía superficial bastante alta, ya que se puede utilizar para construir estructuras de casi un pie de altura sin ninguna curvatura o falla de la estructura debido a la gravedad Esta técnica de impresión es bastante única, ya que se puede utilizar para construir una estructura que es mucho más grande en comparación con las impresoras FDM tradicionales. Además, dado que el robot es móvil y el efector final tiene 6 grados de libertad, puede usarse para crear formas y estructuras de casi cualquier forma. Además, dado que el proceso de impresión es directamente en 3 dimensiones, se hace posible alinear las capas en cualquier dirección deseada teniendo en cuenta el esfuerzo al que estaría sujeta la estructura resultante. Por lo tanto, será posible construir cualquier estructura en cualquier diseño de cualquier tamaño utilizando esta tecnología. La compañía ha denominado este enfoque como Modelado de objetos antigravedad (AOM). No tengo muchos datos relacionados con la resistencia sobre la resina, por lo que es difícil comentar lo mismo en este momento.
El laboratorio ha utilizado el mismo proceso con una ligera variación para desarrollar la impresora MX3D-Metal que, en lugar de la resina, tiene una antorcha de soldadura MIG que deposita perlas de alambre de soldadura una sobre otra para formar una estructura en 3 dimensiones. Aunque se podría argumentar que MIG se ha utilizado durante años juntos para realizar “impresiones” de soldadura en bruto, el uso de un robot proporciona un control significativo sobre el proceso de impresión.
El uso de líneas AM en lugar del enfoque tradicional basado en capas es ciertamente único y abre áreas de aplicación completamente nuevas que serían mucho más difíciles de lograr usando un enfoque de capa para AM. Por ejemplo, el MX3D – Metal podría usarse para hacer reparaciones de soldadura en superficies de revestimiento o parches de emergencia. Utilizado con un robot autónomo, podría utilizarse para reparaciones en naves espaciales y entornos de gravedad bajo cero. La tecnología también podría usarse en asentamientos extraterrestres y exploraciones para construir viviendas rápidamente.
Tethers Unlimited: SpiderFab
Tethers Unlimited Inc. es una empresa con sede en los Estados Unidos que trabaja para desarrollar la próxima generación de tecnologías relacionadas con el espacio. La compañía ha ideado un concepto de “SpiderFab”, una impresora 3D montada en un robot hexapodal que se utilizará para pultruir un compuesto utilizado para construir trusses para grandes componentes estructurales en el espacio exterior. La idea es que a menudo existe la necesidad de transportar estructuras a gran escala al espacio que se utilizan para obtener imágenes, comunicarse y rastrear objetos extraterrestres. Las agencias espaciales de todo el mundo han podido optimizar el peso de la carga útil, sin embargo, el costo de lanzar cargas útiles sigue siendo alto. Además, las estructuras a menudo se hacen plegables y se pueden desplegar en el espacio. Esto agrega mayores restricciones de espacio junto con las restricciones de masa. Como resultado, el tamaño de tales estructuras a menudo está restringido. Una idea propuesta por la NASA y Tethers Unlimited es construir estructuras tan grandes directamente en el espacio y simplemente transportar la materia prima desde la tierra. Dado que la materia prima puede ser solo un polvo en lugar de una estructura plegable, será posible transportar una gran cantidad de la misma. SpiderFab, como se mencionó anteriormente, es una arquitectura de impresión 3D. A continuación se presenta una representación:
La “hilera” extruye un elemento estructural mediante el proceso de pultrusión en una resina de polieteretercetona (PEEK) reforzada con fibra de carbono. Este es un compuesto extremadamente fuerte capaz de resistir altos niveles de estrés e impactos y también es resistente a los rayos UV (a diferencia del ABS o el PLA que tienden a desintegrarse bajo la radiación UV). Esta es una de las principales razones para usar PEEK . El entorno de gravedad cero también permitiría que el bot extruya capas del compuesto en cualquier forma deseada, ya que la gravedad no estará presente para inducir una tensión de flexión en las estructuras. Las orejetas de precisión se pueden fabricar según los requisitos, que se construyen de acuerdo con una geometría óptima requerida para la transferencia de carga adecuada entre diferentes componentes estructurales. También será posible utilizar el extrusor de impresión 3D para desarrollar bordes hiperggaussianos con una precisión inferior a mm.
Uno de los objetivos del programa es poder construir estructuras de soporte para satélites para colocar paneles reflectantes adicionales, construir antenas y aberturas de “sombra de estrellas” en el espacio que abarcarían cientos de metros de circunferencia. El programa promete ser extremadamente rentable en comparación con los métodos actuales de transferencia de carga útil y también aumentar la eficiencia de embalaje de la carga útil.

Fuente original: http: //advancedman Manufacturing.tum…