Как выбрать крупноформатный 3D-принтер: полное руководство

Крупноформатные 3D-принтеры — один из самых быстрорастущих сегментов рынка аддитивных технологий. Если еще несколько лет назад цены на них стартовали с отметки в $100 000, то сегодня такие решения стали доступны для все большего числа компаний.

Современный рынок предлагает варианты на любой бюджет и уровень сложности. Промышленные системы могут стоить свыше $500 000, но теперь доступны и более демократичные установки ценой от $3000 до $30 000, использующие три самых популярных метода 3D-печати. Учитывая высокую стоимость заказа крупных деталей и прототипов на стороне, инвестиции в собственный крупноформатный принтер могут окупиться всего за несколько месяцев.

В этой статье мы сосредоточимся на доступных решениях, сравним их преимущества и недостатки и предложим схему выбора оптимальной модели для ваших задач.

Что такое крупноформатный 3D-принтер?

По сути, сегодня «крупноформатность» означает область построения, превышающую стандартные для настольных принтеров кубические размеры 15-20 см.

Современные модели часто предлагают объемы около 30 см в одном из измерений и 15-30 см в остальных двух. Это позволяет работать с объектами человеческого масштаба и печатать множество мелких деталей за одну операцию.

Существуют и принтеры, способные создавать детали размером 50-100 см, но они обычно относятся к дорогостоящему промышленному сегменту с повышенной сложностью эксплуатации и строгими требованиями к помещению.

Типы крупноформатных 3D-принтеров

Три наиболее доступные по цене технологии крупноформатной печати — это FDM (Fused Deposition Modeling), SLA (Stereolithography) и SLS (Selective Laser Sintering). Давайте рассмотрим каждую из них.

1. FDM (послойное наплавление)

Как это работает: FDM-принтеры создают детали, расплавляя термопластичную нить и послойно нанося ее через сопло.
Бюджет: Среднебюджетные крупноформатные FDM-принтеры доступны от $3000 (область печати ~30x25x30 см). Более крупные системы (до 60 см) стартуют от $6000.

Плюсы FDM:

• Широкий выбор стандартных термопластиков (ABS, PLA и их производные).

• Хорошо подходит для базовых концепт-моделей и недорогого прототипирования простых деталей.

Минусы FDM:

• Самые низкие разрешение и точность по сравнению с SLA и SLS.

• Не лучший выбор для сложных и детализированных моделей.

• Для качественной поверхности требуются трудоемкие процессы постобработки.

• Печать крупных деталей, как правило, медленнее, чем на SLA или SLS.

2. SLA (стереолитография)

Как это работает: SLA-принтеры используют лазер или другой источник света для отверждения жидкой фотополимерной смолы слой за слоем.
Бюджет: Благодаря появлению таких принтеров, как Formlabs Form 4L ($9999), промышленное качество SLA стало доступным для многих бизнесов. Form 4L предлагает объем построения 35.3 × 19.6 × 35.0 см.

Пример: Компания Radio Flyer использует Form 4L для прототипирования крупных компонентов, таких как крыло самоката, для финальных проверок дизайна.

Плюсы SLA:

• Высшее качество: Наивысшие разрешение, точность и гладкость поверхности.

• Скорость: Печать крупных деталей может быть в 10-20 раз быстрее, чем на FDM.

• Универсальность материалов: Широкий спектр смол с различными механическими, термическими и оптическими свойствами (инженерные, биосовместимые, литейные и др.).

• Термостойкость: Доступны материалы с температурой теплодеформации до 238 °C.

Минусы SLA:

• Требуется постобработка: промывка и досветка деталей (процесс можно автоматизировать).

• Исходная стоимость системы может быть выше, чем у многих FDM-аналогов.

3. SLS (селективное лазерное спекание)

Как это работает: SLS-принтеры используют лазер для спекания частиц полимерного порошка. Неспёкшийся порошок поддерживает деталь во время печати, что устраняет необходимость в специальных опорных структурах.
Бюджет: Раньше SLS-системы стоили от $200 000. Теперь с принтером Formlabs Fuse 1+ 30W промышленное SLS доступно от $30 000 (область печати 30 x 16.5 x 16.5 см).

Плюсы SLS:

• Прочность и свобода дизайна: Детали обладают отличными механическими характеристиками, сопоставимыми с литыми. Технология идеальна для сложных геометрий, включая внутренние каналы и подрезы.

• Экономичность: Отсутствие поддержек и возможность повторного использования порошка снижают стоимость детали.

• Популярные материалы: Нейлон (прочный, устойчивый к воздействиям), полипропилен, гибкий TPU.

Минусы SLS:

• Наивысшая начальная стоимость среди трех технологий.

• Более ограниченный выбор материалов по сравнению с FDM и SLA.

• Поверхность деталей слегка шероховата и требует пескоструйной обработки для сглаживания.

Сравнительная таблица: FDM vs SLA vs SLS

Аутсорсинг или собственная печать?

Заказ деталей у сервисных бюро оправдан, если вам нужно печатать редко. Однако у этого подхода есть два главных недостатка: время и стоимость.

Ожидание заказа может занять неделю и больше, что сводит на нет главное преимущество 3D-печати — скорость. Крупные детали особенно дороги в производстве на стороне.

Пример: Компания Black Diamond, производитель снаряжения для альпинизма и горных лыж, начала печатать полноразмерные прототипы на Form 3L внутри компании. Это позволило снизить стоимость одного прототипа с $425 до $70, а принтер окупился всего за три месяца.

«Мы смогли выполнить три полных задания за три дня вместо полутора недель. Только в этом одном проекте Form 4L уже окупил себя».
Марк Хоншке, руководитель отдела аддитивного прототипирования Advanced Prototyping Center в Microsoft

Вывод: используйте силу крупноформатной печати

Современное поколение крупноформатных 3D-принтеров делает производство больших прототипов и деталей быстрее и доступнее, открывая новые возможности для ускорения разработки продуктов и производства.

Если вы готовы вывести свой бизнес на новый уровень с помощью 3D-печати, тщательно оцените свои потребности в качестве, материалах и бюджете, чтобы выбрать технологию, которая лучше всего подходит для ваших задач.