Impressora 3D escalável

Existe uma impressora 3D escalável definitiva?

Vi exemplos de empresas chinesas imprimindo casas inteiras e estou curioso para saber como as impressoras / filamentos que se destinam (ou pelo menos podem) ser redimensionados para (muito) grandes trabalhos de impressão.

Como a maioria das impressoras para hobby pode levar centenas de horas para algo que ainda pode ser mantido em nossas mãos, estou curioso para saber se existem projetos para impressoras destinadas a extrudir material de maneira eficiente com uma área de impressão facilmente escalável.

De código aberto / gratuito é preferível; embora eu esteja interessado em qualquer design que exista, incluindo comercial.

Um grande desafio ao escalar qualquer coisa para cima (ou para baixo) é que nem todas as propriedades ou características escalam linearmente.

Considere um caso trivial: um pequeno cubo. Se você dobrar o tamanho, quadruplicou a área da superfície e ocultou o peso.

Se você usar um design de impressora 3d do tamanho de uma área de trabalho e apenas dobrar, ele pesa 8 vezes mais. Mas todos os parafusos que a mantêm unidos são apenas 4 vezes mais fortes. Portanto, os parafusos de suporte de peso estão efetivamente abaixo do dobro da tensão (por unidade de área da seção transversal); o fator exato depende de muitas coisas (orientação, alavancagem etc.).

Se você aumentar em 10x, eles estarão potencialmente abaixo do estresse 10 vezes maior e provavelmente sofrerão um impacto.

Muitas, muitas peças terão problemas semelhantes: as correias de transmissão que são duas vezes mais largas e duas vezes mais grossas ainda terão 1/2 da força (relativa) - e rigidez para os motores superarem.

Os motores de passo precisam se mover 8 vezes o peso, e você deseja que eles se movam muito, muito mais rápido. Mas os steppers perdem torque quando você os gira mais rapidamente.

Minha impressora principal é praticamente uma MendelMax 2, mas o eixo Y é cerca de 6 vezes maior (X e Z são normais). No MM2, toda a plataforma de construção se move ao longo de Y - na minha impressora pesa muito mais do que em um MM2 de tamanho normal - é 6 vezes a massa apenas por causa do tamanho, além de ser muito mais rígida para evitar que ela caia sobre ela. distância. Eu fui para um motor maior, mas ele ainda mal conseguia mover o eixo. Acabei conseguindo que ele se movesse a uma velocidade bastante normal, mas para imprimir objetos longos, ele realmente deveria ser 6 vezes mais rápido.

Isso exigiria um motor incrível - e eletrônicos realmente grandes para acioná-lo.

Outro desafio é o material de impressão - a fibra PLA de 20 mm de diâmetro seria realmente impressionante, mas um pouco difícil de encontrar e um carretel seria difícil de levantar. O poder necessário para derreter rápido o suficiente também seria impressionante. As impressoras de pontes e residenciais que eu já vi nos relatórios usam concreto bombeado através de um bico de cerca de 100 mm de largura (não tenho idéia do que o bico é feito, para resistir à abrasão). Consulte Assista a esta impressora 3D gigante construir uma casa para obter fotos e vídeos interessantes.

A expansão é um projeto fascinante - mas é mais difícil do que parece.

Se entendi sua pergunta corretamente, parece que você está procurando em algum lugar dentro do reino RepRap . A comunidade RepRap é a principal responsável pelo boom na impressão 3D do consumidor nos últimos 10 anos, e isso é mais provável porque é de código aberto . Os projetos RepRap são principalmente dinâmicos (e a maioria das peças pode ser impressa em 3D); portanto, você pode construir teoricamente um quadro maior para sua máquina e usar um mecanismo de fatiamento que permite definir o volume de construção. Eu acredito que o Slic3r permite que você personalize o espaço de construção, mas não tenho certeza.

Até onde eu sei, agora, todas as "impressoras 3D" que podem imprimir casas, pontes etc. são modelos experimentais (e, às vezes, muitos projetos de arte elaborados) - elas simplesmente não existem, exceto como criações únicas projetadas como prova de conceito, mostrando que isso pode ser feito.

Talvez alguns desses projetos tenham publicado seus planos e códigos, mas não tenham sido projetados para produção em massa ou uso geral, mesmo que você consiga construir outra cópia de um deles, provavelmente será capaz de imprimir exatamente o mesmo projeto que o original impresso.

Você perguntou especificamente sobre velocidade, material e área de construção:

Velocidade: a velocidade realmente depende do tamanho do bico da impressora, a impressora de mesa típica possui um bico de 0,4 mm; se você substituí-lo por um bico de 1 mm, a impressora será aproximadamente duas vezes mais rápida (área de bico 1,25 versus área de bico 3,14, assumindo você possui um hotend projetado para bicos maiores que podem derreter o plástico com rapidez suficiente).

Agora, a "impressora doméstica" não usa um hotend de mesa padrão (consulte o material abaixo) e os edifícios não têm detalhes finos, para que você possa aumentar a cabeça.

No entanto, tanto quanto eu sei, os primeiros protótipos ainda são muito mais lentos que os métodos de construção convencionais.

Material: as casas geralmente não são feitas de plástico, as impressoras que conheço têm equipamentos de soldagem em vez de um hotend e aço extrudado

Provavelmente existem outros métodos, mas aposto que todos eles usam materiais de construção típicos, como aço e não termoplástico.

Tamanho: e, por último, mas não menos importante, obviamente não é prático construir uma impressora com uma plataforma do tamanho de uma casa, as impressoras da casa são na verdade robôs relativamente pequenos que viajam pelo projeto de construção, deixando o material para trás e subindo na camada anterior para imprimir a próxima parte.