Vi har alle bygget sandslott på stranden: mektige murer, majestetiske tårn, vollgraver fulle av haier. Hvis du er som meg, vil du bli overrasket over hvor godt en liten mengde vann henger sammen – i hvert fall helt til storebroren din dukker opp og sparker i det i et utbrudd av destruktiv glede.
Gründer Dan Gelbart bruker også vann til å binde materialer, selv om designet hans er langt mer holdbart enn et strandshow i helgen.
Som president og grunnlegger av Rapidia Tech Inc., en leverandør av 3D-utskriftssystemer for metall i Vancouver, British Columbia og Libertyville, Illinois, har Gelbart utviklet en metode for produksjon av deler som eliminerer de tidkrevende trinnene som er forbundet med konkurrerende teknologier, samtidig som den forenkler fjerning av støttematerialer betraktelig.
Det gjør det også lettere å sammenføye flere deler enn å bare legge dem i bløt i litt vann og lime dem sammen – selv for deler laget med tradisjonelle produksjonsmetoder.
Gelbart diskuterer noen grunnleggende forskjeller mellom sine vannbaserte systemer og de som bruker metallpulver som inneholder 20–30 % voks og polymer (etter volum). Rapidias dobbelthodede 3D-metallprintere produserer en pasta fra metallpulver, vann og et harpiksbindemiddel i mengder fra 0,3 til 0,4 %.
På grunn av dette, forklarte han, elimineres avbindingsprosessen som kreves av konkurrerende teknologier, som ofte tar flere dager, og delen kan sendes rett til sintringsovnen.
De andre prosessene er hovedsakelig i den «langvarige sprøytestøpingsindustrien (MIM) som krever at usintrede usintrede deler inneholder relativt høye andeler polymer for å lette frigjøringen fra formen», sa Gelbart. «Mengden polymer som trengs for å binde deler for 3D-printing er imidlertid faktisk veldig liten – en tidel prosent er tilstrekkelig i de fleste tilfeller.»
Så hvorfor drikke vann? Som med sandslottet vårt som brukes til å lage pasta (metallpasta i dette tilfellet), holder polymeren delene sammen mens de tørker. Resultatet er en del med konsistensen og hardheten til fortaukritt, sterk nok til å tåle ettermonteringsmaskinering, skånsom maskinering (selv om Gelbart anbefaler ettersintringsmaskinering), montering med vann med andre ubehandlede deler, og sendt til ovnen.
Å eliminere avfetting gjør det også mulig å skrive ut større, tykkere vegger, fordi når man bruker metallpulver impregnert med polymer, kan ikke polymeren "brenne ut" hvis delveggene er for tykke.
Gelbart sa at én utstyrsprodusent krevde veggtykkelser på 6 mm eller mindre. «La oss si at du bygger en del på størrelse med en datamus. I så fall må interiøret enten være hult eller kanskje av en slags netting. Dette er flott for mange bruksområder, selv letthet er målet. Men hvis det kreves fysisk styrke, som en bolt eller en annen del med høy styrke, er [metallpulverinjeksjon] eller MIM vanligvis ikke egnet.»
Et nylig trykt manifoldbilde viser de komplekse indre delene som en Rapidia-skriver kan produsere.
Gelbart peker på flere andre funksjoner ved skriveren. Patroner som inneholder metallpasta kan etterfylles, og brukere som returnerer dem til Rapidia for etterfylling vil motta poeng for ubrukt materiale.
En rekke materialer er tilgjengelige, inkludert rustfritt stål 316 og 17-4PH, INCONEL 625, keramikk og zirkoniumoksid, samt kobber, wolframkarbid og flere andre materialer under utvikling. Støttematerialer – den hemmelige ingrediensen i mange metallprintere – er utviklet for å skrive ut substrater som kan fjernes eller «fordampes» for hånd, noe som åpner døren for ellers ikke-reproduserbare interiører.
Rapidia har vært i drift i fire år og er, riktignok, så vidt i startfasen. «Selskapet tar seg tid til å fikse ting», sa Gelbart.
Til dags dato har han og teamet hans tatt i bruk fem systemer, inkludert ett ved Selkirk Technology Access Center (STAC) i British Columbia. Forsker Jason Taylor har brukt maskinen siden slutten av januar og har sett mange fordeler i forhold til flere eksisterende STAC 3D-printere.
Han bemerket at muligheten til å «lime sammen med vann» rå deler før sintring har et stort potensial. Han har også kunnskap om problemstillinger knyttet til avfetting, inkludert bruk og avhending av kjemikalier. Selv om taushetserklæringer hindrer Taylor i å dele detaljer om mye av arbeidet sitt der, er hans første testprosjekt noe mange av oss kanskje tenker på: en 3D-printet pinne.
«Det ble perfekt», sa han med et smil. «Vi ferdigstilte fronten, boret hull til akselen, og jeg bruker den nå. Vi er imponert over kvaliteten på arbeidet som er utført med det nye systemet. Som med alle sintrede deler er det noe krymping og til og med litt feiljustering, men maskinen er tilstrekkelig. Vi kan konsekvent kompensere for disse problemene i designet.»
Den additive rapporten fokuserer på bruken av additive produksjonsteknologier i reell produksjon. Produsenter bruker i dag 3D-printing for å lage verktøy og inventar, og noen bruker til og med additiv produksjon for storvolumproduksjon. Historiene deres vil bli presentert her.