Компания Sculpman намерена изменить FDM 3d печать за счет изменяемого размера сопла
Компания Sculpman, инженерный стартап из Бельгии, сообщила о своей новой запатентованной «технологии изменяемого сопла», направленной на развитие 3d печати методом экструзии.
Потребовавшая двух лет исследовательских и конструкторских работ, новое сопло предназначено для получения недостижимой ранее скорости и точности. Новая технология не использует традиционное круглое сопло фиксированного диаметра, применяемое в 3d печати с момента изобретения FDM метода. Вместо этого у нового сопла размер непрерывно изменяется, позволяя создавать плоские полосы материала шириной до 10 мм.
По утверждению Sculpman, ее фирменная инновация позволяет выполнять 3d печать прочных и точных полимерных деталей с недостижимой ранее производительностью, снижая время печати с нескольких часов до нескольких минут.
Ограничения 3d печати методом FDM
Экструзия материала представляет собой наиболее распространенную технологию 3d печати, благодаря простоте применения, и все увеличивающемуся числу различных используемых материалов. В последние годы, это процесс использовался для таких приложений, как автомобильная оснастка высокой прочности, компоненты самолетов, не являющиеся критичными, и даже готовые стандартные детали. Наряду с основными полимерами, такими как PLA и ABS, в качестве рабочего материала сегодня могут применяться термопластмассы технического и производственного уровня, такие как PEEK, и даже такие армированные волокнами композитные материалы, как углеродное волокно с нейлоном.
Однако более двух десятилетий 3d печать методом FDM была, в основном, основана на использовании сопел с круглым фиксированным диаметром. Чем меньше диаметр сопла, тем более высокую точность печати можно достичь, но за счет низкой скорости печати, чтобы ее можно было применять для больших деталей. С другой стороны, большой диаметр сопла увеличивает производительность, но делает это за счет снижения геометрической точности.
Согласно компании Sculpman, эти компромиссы являются результатом фиксированного размера сопел традиционных конструкций, создающих полосы материала цилиндрического сечения. Поскольку область контакта между такими полосами ограничена, печать имеющих завершенный вид деталей с адекватным сцеплением слоев может оказаться сложной задачей, для которой требуется применение нескольких типов сопел (маленьких и больших), служащих различным целям.
Один из основателей компании Sculpman, Герольф Ванакер (Gerolf Vanacker), поясняет: «Полосы цилиндрического сечения располагаются горизонтально друг за другом, создавая волнообразную поверхность. Даже если они несколько сжаты соплом, область, в которой две соседние полосы касаются друг друга, все еще остается небольшой, и сечение каждой полосы имеет эллиптическую форму, поэтому соприкасаются только средние участки боковой стороны полосы».
Технология сопла переменного размера компании Sculpman
Предназначенная быть универсальным решением, технология сопла переменного размера устраняет цилиндрические полосы и вместо них формирует плоские полосы прямоугольного сечения, имеющие переменный размер. Само сопло имеет прямоугольное отверстие, и может свободно вращаться, обеспечивая перпендикулярность подачи материала к направлению движения, что дает больше гибкости при планировании траектории движения, одновременно с этим улучшая расположение слоев и их сцепление. На сопле также установлены два скользящих элемента, которые непрерывно изменяют размер отверстия, действуя, как диафрагма в фотоаппарате. Они могут даже полностью закрывать сопло, прерывая поток материала.
«Если подумать, то это очень похоже на рисование картины, – говорит Ванакер. – Если вам нужна высокая детализация, то лучше всего подходит маленький карандаш. Но если нужно закрасить большой участок, вы предпочтете использовать широкую кисть».
Сопло системы Sculpman будет доступна с шириной сопла от 0 до 10 мм, и поперечным сечением в 0.5 мм, что позволит изготавливать детали со скоростью 500 см2 в час. Сегодняшний дизайн сопла будет использовать нить материала толщиной 2.85 мм, и поставляться с установленным углом управления экструзии или без него. Компания также ведет разработку аналогичной системы для использования материала, поставляемого в виде гранул. Технология переменного сопла будет представлена на выставке Formnext 2021.
По словам Ванакера, компания ориентируется на производство в отрасли 3d печати, а не на конечных потребителей. Он говорит: «В основном, мы открыты для компаний, которые хотят попробовать нашу технологию, и интегрировать ее в свои системы».
Рынок запчастей и аксессуаров для 3d печати часто был таким же непрактичным для массового производства, как сами 3d принтеры. Но уже в прошлом месяце компания Xaar из Великобритании, разработчик технологии струйной печати, сообщила о выпуске своего нового сопла Xaar Irix. Это устройство имеет две разновидности: Core и Pro, последняя из которых более подходит для применений, ориентированных на качество печати, в том числе и на струйную печать 3d принтеров.
В другом месте, в Университете Мэриленда, разработано «трансформирующееся» сопло, позволяющее пользователям получать на 3d принтерах уникальные детали из композитов с волоконным усилением. В отличие от традиционных сопел, это устройство снабжено регуляторами размера, позволяющими изменять форму сопла во время печати, и менять ориентацию волокон материала. Используя свое новое сопло, разработчики смогли добиться «вспучивания» объектов, что может иметь применение в биохимических или военных приложениях.
