Промышленный 3D-принтер Formlabs Fuse1 – краткий обзор модели

Fuse 1: что было раньше курица или яйцо или о том, как сделать собственное производство максимально автономным

3D принтер Fuse 1 – это промышленное оборудование, которое работает по технологии SLS. Это селективное лазерное спекание. В качестве материала используется специально разработанный Nylon 12 Powder. Разработчики Formlabs трудились над моделью несколько лет, как и над сопутствующей техникой, чтобы создать не просто промышленный 3Д принтер, а такой, который сможет еще и печатать собственные детали.

Вот так и получилось, что по факту Fuse 1 был напечатан на Fuse 1, как бы тавтологично это не звучало. И сейчас Fuse 1 активно участвует в собственном производстве, именно на нем печатаются детали к другим устройствам компании.

Для начала в Formlabs была создана тестовая версия 3Д принтера. Ее использовали в дальнейших работах по доработке устройства, печатали прототипы деталей, а потом и полноценные функциональные изделия. И даже сегодня ряд деталей, несмотря на массовый выпуск Fuse 1 печатаются на принтере.

Преимущества модели и технологии SLS

Сет Берг (Seth Berg, Engineering Program Manager) – руководитель программы по разработке оборудования Fuse 1, выделил основные достоинства данной модели принтера и самой технологии SLS в области моделирования и прототипирования. К ним относятся:

• печать изделий со сложной геометрией без использования поддержек;
• ускорение процесса создания деталей за счет самостоятельной печати как прототипов, так и функциональных образцов, не привлекая к задаче сторонних подрядчиков;
• материал Nylon 12 Powder является универсальным и может использоваться для печати изделий с необходимыми характеристиками.

Процесс работы

3Д принтер Fuse 1 и станция постобработки изделий Fuse Sift в своем составе обладают 5-ю комплектующими, которые были напечатаны на непосредственно на Fuse 1.

Яркий пример такой детали – нагнетатель ИК-датчика. Это действительно прекрасный образец, весьма показательный, ибо он превосходно иллюстрирует как может использоваться оборудование для серийного производства.

При разработке Fuse 1 одним из сложнейших этапов была разработка нагнетателя ИК-датчика. Он отвечает за тепло в рабочей камере, регулировка которого так важна в ходе рабочего процесса печати. Инженерам изначально было понятно, что потребуется сделать большое количество прототипов данной детали, чтобы получить в итоге всех работ деталь с необходимыми характеристиками. Одно из решений – привлечение сторонних специалистов. Также можно было воспользоваться технологией литья под давлением. Однако все эти решения были признаны нецелесообразными, так как, во-первых, они были очень трудозатраты, во-вторых, дорогостоящи и требовали много времени, в-третьих, не позволяли оперативно вносить изменения. Наиболее оптимальным решением было использовать уже имеющийся тестовый 3Д принтер Fuse 1 для печати прототипов.

SLS-технология – это на самом деле стала единственным вариантом, позволяющим экспериментировать с геометрией прототипов, ведь важно было добиться плавного обтекания изделия воздушным потоком.

На тестовом 3Д принтере Fuse 1 печатались не только детали для последующих аналогичных принтеров или прототипов деталей, но и ручки для станции постобработки, которая может использоваться в комбинации с принтером для получения идеальных изделий.

В ходе испытаний было напечатано несколько десятков вариантов нагнетателей, пока добились нужных показателей и характеристик. В дальнейшем производитель убедился, что можно использовать принтер Fuse 1 для производства опять же Fuse 1 и когда объемы производства были достигнуты тысячи изделий в неделю, модель была выпущена на рынок, в качестве промышленного оборудования.

Основные приоритеты

По словам руководителя команды изначально были поставлены определенные цели. При этом в приоритетах были доступная цена и максимальная надежность. За один сеанс Fuse 1 может напечатать 12 нагнетателей ИК-датчика. За это же время можно напечатать 60 ручек.

Рассматривать крупносерийное производство при помощи Fuse 1 нецелесообразно, по крайней мере в настоящее время точно. Однако для лимитированных, средних и малых партий, применение Fuse 1 оказывается крайне выгодным. Ручка датчика выходит по стоимости 2 доллара при расходе материала 22г. Нагнетатель датчика обходится в 7 долларов, расход материала 70г.

Практика показала, что Fuse 1 позволяет сэкономить ресурсы и ускорить процесс разработки. У сотрудников есть возможность быстрой корректировки моделей, внесения необходимых изменений, экспериментировать, чтобы можно было добиться оптимальных результатов. При этом экономия заключается еще и в том, что нет нужды привлекать сторонних подрядчиков. Да и производство готовых изделий можно осуществлять из этого же материала и на этом же оборудовании.

Nylon 12 Powder

Отдельного внимания заслуживает и сам материал Nylon 12 Powder, который изначально разрабатывался под Fuse 1. Главное достоинство материала – возможность применения как для прототипирования, так и для печати готовых функциональных изделий.

Характеристики Nylon 12 Powder:

• высочайшая прочность;
• износостойкость;
• длительный эксплуатационный срок;
• ударная прочность;
• стойкость к внешнему негативному воздействию, в том числе к УФ-излучению, высоким температурам, химикатам.

Таким образом, в сравнении с обычным нейлоном Nylon 12 Powder является отличным решением. SLS, как технология печати имеет неоспоримые преимущества, даже в сравнении с SLA и в первую очередь они заключаются в отсутствии необходимости в формировании поддержек.

Еще одно достоинство – возможность повторного использования 70% переработанного порошка, причем не только для тестовых моделей, но и для функциональных, а это существенно отражается на параметре цена-качество при производстве на собственных мощностях.

Области применения

Fuse 1 и Fuse Sift – это оборудование, которое может быть использовано для создания новых образцов изделий и функциональных деталей при минимальных вложениях и с минимальными временными затратами. Это делает любое производство более «мобильным» и изменяемым. Производитель изначально ставил цель создать именно промышленное оборудование, которое может быть использовано на разных по масштабам предприятиях. Поэтому можно смело рекомендовать Fuse 1 предприятиям среднего и малого типа, занимающихся производством и разработками. Это позволяет воспользоваться всеми достоинствами и технологии SLS и материала Nylon 12 Powder. Можно организовать мелкосерийное производство или избавиться от необходимости привлечения сторонних подрядчиков для изготовления тестовых образцов и прототипов.