Строительные 3D-принтеры и наш опыт работы с ними. Строительный 3D-принтер для колледжа современных технологий |

Средний рейтинг
Еще нет оценок

Содержание

  1. Строительные 3D-принтеры и наш опыт работы с ними. Строительный 3D-принтер для колледжа современных технологий
    • Что за 3D-принтер
    • Сборка 3D-принтера
    • ПО, подготовка проекта
    • Для чего применяется 3D-принтер
  2. 3D-принтер по бетону. Новый способ производства прототипов
  3. 3d строительство дома. Инженер рассказал о плюсах и минусах внедрения 3D-печати на рынок ИЖС
  4. Зд принтер для дома. Технология формирования слоев

Строительные 3D-принтеры и наш опыт работы с ними. Строительный 3D-принтер для колледжа современных технологий

Строительные 3D-принтеры и наш опыт работы с ними. Строительный 3D-принтер для колледжа современных технологий

Здравствуйте! Рассказываем о пусконаладке строительного 3D-принтера в Колледже современных технологий имени героя Советского Союза М.Ф. Панова. Это строительный колледж, занимающийся подготовкой специалистов в этой сфере и участвующий в Чемпионате Москвы WorldSkills Russia.

Что за 3D-принтер

Это уже второй купленный колледжем строительный принтер Спецавиа предназначенный для 3D-печати бетоном. Предыдущий отправлен на полигон для работы. Это модификация модели S-2020, он сделан на заказ и пришел в разобранном виде.

От стандартной модели принтер отличается размерами рамы и областью печати.

Строительные 3D-принтеры и наш опыт работы с ними. Строительный 3D-принтер для колледжа современных технологий

Характеристики:

    Рабочая область: 2500 х 1500 х 800 мм.

    Внешние размеры: 3000 х 2000 х 2100 мм.

    Привод: шаговые двигатели с цилиндрическими редукторами.

    Тип подачи печатающей головки: шнековый.

    Слой: 10-15 х 30-40 мм.

    Производительность: до 0,5 кубометра в час.

    Материал: цементные составы с противоморозными и пластифицирующими добавками или без таковых, гипсовые смеси, в том числе влагостойкие упрочненные.

    Вес нетто: 560 кг.

    Вес брутто: 960 кг.

    Электропитание: 220В, 50 Гц, 1600 Вт.

    Условия эксплуатации: в помещении, от 5 до 40 °C, влажность воздуха не более 60%.

Ознакомиться с модификациями принтеров AMT компании Спецавиа и купить строительный 3D-принтер можно в Top 3D Shop.

Серийные S-2020 поставляются собранными в легковом автоприцепе.

Этот принтер приехал в шести ящиках. Выгружали и переносили их два человека.

Строительные 3D-принтеры и наш опыт работы с ними. Строительный 3D-принтер для колледжа современных технологий

Отдельные компоненты весят 200 кг, для их выгрузки понадобился подъемник.

Сборка 3D-принтера

Каркас принтера состоит из нескольких составляющих.

Строительные 3D-принтеры и наш опыт работы с ними. Строительный 3D-принтер для колледжа современных технологий

Направляющая по вертикальной оси, монтируется на двухсоткилограммовую ось, на нее устанавливается бункер-экструдер для раствора.

Строительные 3D-принтеры и наш опыт работы с ними. Строительный 3D-принтер для колледжа современных технологий

Воронкообразный бункер, в который загружается смесь. Внутри шнек вращением экструдирует раствор.

Строительные 3D-принтеры и наш опыт работы с ними. Строительный 3D-принтер для колледжа современных технологий

Боковины основания — основные несущие элементы, весят по 80 кг.

Строительные 3D-принтеры и наш опыт работы с ними. Строительный 3D-принтер для колледжа современных технологий

Соединяем боковины тремя прямоугольными трубами.

Строительные 3D-принтеры и наш опыт работы с ними. Строительный 3D-принтер для колледжа современных технологий

Повесили ось, на ней располагаются шаговые двигатели. Движение осуществляется посредством линейной зубчатой передачи. Затем закрепили желтую металлическую панель.

Строительные 3D-принтеры и наш опыт работы с ними. Строительный 3D-принтер для колледжа современных технологий

Стоящая на полу деталь — каркас направляющих по оси Z.

Строительные 3D-принтеры и наш опыт работы с ними. Строительный 3D-принтер для колледжа современных технологий

Повесили направляющую и присоединили цепь, передающую усилие от шагового двигателя для движения бункера по вертикали.

Строительные 3D-принтеры и наш опыт работы с ними. Строительный 3D-принтер для колледжа современных технологий

Повесили бункер со шнеком и подключили шлейф питания.

Строительные 3D-принтеры и наш опыт работы с ними. Строительный 3D-принтер для колледжа современных технологий

Для полной сборки принтера требуется около 6 часов и два сотрудника.

ПО, подготовка проекта

Принтер работает с программой Mach3, печатает из файлов .dxf и .dvg. Загрузить в нее можно любой g-code. Подготовка файлов делается в программе Sheetcam. МОжно использовать файлы проектов из AutoCAD.

Бетонная смесь выдавливается экструдером специальной конструкции. Она укладывается слоями, как пластик в бытовом 3D-принтере.

Строительные 3D-принтеры и наш опыт работы с ними. Строительный 3D-принтер для колледжа современных технологий

Учащиеся колледжа замешивают раствор и загружают в бункер.

Для печати на принтере достаточно одного оператора, он же может загружать смесь в бункер вручную или с помощью специального загрузчика.

Смесь подается вращающимся шнеком, как в мясорубке. Скорость работы двигателя шнека настраивается в программе. Бетон загружается в бункер, затем его надо дегазировать какое-то время, немного утрамбовать и можно печатать.

Для чего применяется 3D-принтер

Принтер применяется для изучения методик работы с 3D-печатью в строительстве. Используется для печати малых архитектурных форм — лавочек, тумб, рельефных элементов.

Строительные 3D-принтеры и наш опыт работы с ними. Строительный 3D-принтер для колледжа современных технологий

3D-принтер по бетону. Новый способ производства прототипов

Материал для цифровой 3D-печати зданий (печатный бетон), по сути, соответствовал разработкам НАСА под строительство объектов на Луне и Марсе. Метод аддитивного производства рассматривался исследовательскими институтами всего мира перспективной технологией.

Появление технологии 3D-печати было обусловлено спросом строительной отрасли на быстрый экономичный способ производства прототипов. Поэтому с момента изобретения (2006 год) концепции 3D-печати бетоном с системой контурной обработки, эта концепция быстро развивалась.

3D-принтер по бетону. Новый способ производства прототипов

Экспериментальный процесс бетонной печати устройством 3D-принтер, где использованы мелкозернистые материалы для формирования рабочей смеси под технологическое оборудование

Процесс добавления слоёв материалов одного на другой до момента готовности начинается с цифровой модели структуры или объекта. Такой цифровой моделью, к примеру, выступает файл CAD. Создаётся файл CAD посредством программного обеспечения на пространственное моделирование или трёхмерное сканирование объекта.

Программным обеспечением создаётся пространственная и цифровая копия объекта. Следующим шагом является нарезка созданной модели. Нарезка — разделение трёхмерной модели на сотни (тысячи) горизонтальных слоёв. Здесь используются специальные программы:

  • Slic3r,
  • Ultimaker,
  • Simplify3D и другие.

Разрезанная модель отправляется на принтер, который печатает объект или структуру, слой за слоем. Устройством 3D-принтер читается каждый слой в двухмерной форме. Как результат — в процессе печати формируется трёхмерный объект.

3d строительство дома. Инженер рассказал о плюсах и минусах внедрения 3D-печати на рынок ИЖС

Инженер рассказал о плюсах и минусах внедрения 3D-печати на рынок ИЖС

    Инженер Мамин: благодаря 3D-печати сократится время строительства домов

    При масштабном внедрении технологии 3D-печати могут оказать значительное влияние на рынок индивидуального жилищного строительства (ИЖС). Об этом 25 июля «Известиям» заявил инженер, эксперт в области разработки проектной и технической документации Дмитрий Мамин.

    По его словам, технология использования 3D-печати в строительство долгие годы не находила широкого применения, поскольку рассматривалась преимущественно как имиджевая.

    «В последние 10 лет появились компании, в том числе российские, разрабатывающие технологии по использованию 3D-печати в строительстве. В целях продвижения собственных разработок данные компании реализовали ряд проектов по строительству домов с использованием 3D-печати. Данная технология пока «не выстрелила» и рынок 3D-печати в строительстве крайне незначителен, поскольку для этого необходимо технологичное оборудование, стоимость которого превышает плату строителям, что экономически не очень целесообразно», — сказал эксперт.

    Также невысокая популярность технологии 3D-печати объясняется достаточно большими временными затратами при выходе на рынок, сообщил Мамин. Он добавил, что технология должна «дозреть» — пройти процесс пилотного внедрения, найти определенную нишу на рынке и прийти в соответствие со строительными нормами.

    «При масштабном внедрении технологии 3D-печати могут оказать значительное влияние на рынок индивидуального жилищного строительства. Перспективы применения таких технологий очевидны: снижение времени строительства, упрощение логистики, возможность создания авторских проектов», — отметил специалист.

    Стоимость строительства также может значительно снизиться за счет эффекта масштаба — одновременно можно будет возводить не один дом, а целые поселки, что также говорит о значимых перспективах данной технологии, добавил он.

    Однако на текущий момент у применения 3D-печати в ИЖС есть ряд преград. Так, остаются нерешенными серьезные проблемы технологии: неровности и ребристость стен, «печатаемых» на 3D-принтерах; сложность проведения работ при отрицательных температурах и температурах более 25 градусов (это способствует быстрой усушке бетонной смеси и, как следствие, растрескиванию бетона); необходимость армирования стен, указал собеседник «Известий».

    «Кроме того, в наше время технологии промышленной 3D-печати не позволяют детально проработать узлы и архитектурные стили домов. Данные проблемы могут быть решены при развитии технологии», — заключил Мамин.

    Строительные 3D-принтеры и наш опыт работы с ними. Строительный 3D-принтер для колледжа современных технологий 15

    Поставить печать на поток: в России создан проволочный 3D-принтер

    Отечественный аппарат поможет полностью уйти от сварных соединений и заклепок

    В конце января российские космонавты напечатали первую рабочую деталь на 3D-принтере на Международной космической станции. Этой деталью стал кронштейн, необходимый для крепления камеры. 3D-принтер был доставлен на МКС на корабле «Прогресс МС-20» в июне 2022 года для проведения экспериментов.

    Зд принтер для дома. Технология формирования слоев

    DLP/LCD/SLA — фотополимерные принтеры, в которых используется специальный пластик, затвердевающий под действием ультрафиолетового света. Принтер содержит ванночку с прозрачным дном, расположенную под ним печатающую головку с УФ-лампой и рабочую поверхность, расположенную над ванночкой и способную перемещаться по оси Z. 

    Зд принтер для дома. Технология формирования слоев

    При работе в ванночку заливается жидкий фотополимер, а рабочая поверхность опускается к прозрачному дну, оставив минимальный просвет толщиной в один рабочий слой. Головка, воздействуя ультрафиолетовым лучом на нужные точки, формирует первый слой, после чего рабочая поверхность приподнимается на толщину нового слоя. И так — до тех пор, пока изделие не будет напечатано. В процессе работы принтер словно «вытягивает» перевернутую фигурку из ванночки.

    Зд принтер для дома. Технология формирования слоев

    Фотополимерные принтеры дороже филаментных, обладают невысокой скоростью печати, выбор материалов для них невелик и сами материалы дороже. Зато точность печати у фотополимерных принтеров намного выше — отдельные точки и слои почти неразличимы. 

    Зд принтер для дома. Технология формирования слоев

    Фотополимерные принтеры используются для построения фигур с высокой точностью и высокой детализацией. Они применяются ювелирами для изготовления форм отливок, стоматологами для изготовления зубных протезов, а также для моделирования.

    PJP/FDM/FFF — филаментные принтеры, печатающие фигурку пластиком, наплавляя его слой за слоем на рабочую поверхность. 

    Зд принтер для дома. Технология формирования слоев

    Филаментные принтеры, по сравнению с фотополимерными, дешевле и обладают большей скоростью печати. Для филаментных принтеров предлагается множество пластиков различных характеристик:

    • прочных, для изготовления нагруженных деталей.
    • цветных и многокомпонентных, для изготовления художественной продукции, в т.ч. с имитацией различных материалов (дерева, металла и пр).

    Основной недостаток филаментных принтеров — низкая точность печати. Во-первых, на свежераспечатанной фигурке хорошо заметны слои печати. Во-вторых, фигурка и ее элементы могут деформироваться из-за неравномерных температурных воздействий, это надо учитывать при подготовке к печати.

    По конструкции филаментные принтеры бывают нескольких типов:

    • Prusa («столодрыги»). У этих принтеров головка движется по горизонтально расположенной раме, в одной плоскости по осям X и Z. Вместо перемещения головки по оси Y сдвигается сам стол.

      Зд принтер для дома. Технология формирования слоев

      Конструкция недорогая, но не самая точная — раздельное движение головки и стола добавляет свои погрешности. Такие конструкции обычно имеют открытый корпус, что часто способствует неравномерному охлаждению и деформации фигурки. Также возникают проблемы с высокими массивными фигурками — при движении стола инерция может перекосить модель. Впрочем, последнее «лечится» снижением скорости печати.

    • Prusa ½ (консольный). В этой модели рама заменена одной вертикальной стойкой. Модель очень компактная, но имеет все недостатки «Пруши» практически без преимуществ. Точность печати еще ниже из-за худшего позиционирования головки.

      Зд принтер для дома. Технология формирования слоев

    • H-bot, Core-XY, Makerbot, Ultimaker. Во всех этих подвидах используется один принцип — стол движется только по оси Z, т.е. вверх-вниз, а головка — в горизонтальной плоскости по осям X и Y. Между собой они отличаются сложностью и точностью механики — самая простая у H-bot, самая сложная — у Ultimaker. В целом конструкция во многом избавлена от недостатков Prusa: принтеры обладают высокой точностью и скоростью, часто расположены в закрытом корпусе — термобоксе, что обеспечивает равномерное охлаждение модели и отсутствие перекосов. Минусы — сложное устройство, высокая цена, большой вес и габариты.

      Зд принтер для дома. Технология формирования слоев

    • Core-XYZ. В этой модели стол неподвижен, а головка движется по всем трем осям. Самые дорогие и сложные модели, обеспечивающие, тем не менее, наилучшее качество печати.

    Источник