대규모 3D프린팅은 다양한 기술과 재료가 관련되어 많은 분야에 적용되고 있습니다. 사실 "큰"의 정의는 상대적이며 고정된 기준은 없습니다. 일반적으로 집, 배, 대형 가구는 모두 대형 품목입니다. 제조업체, 아티스트 및 기업이 대규모 제품 요구 사항을 충족하기 위해 3D 프린팅을 선택함에 따라 대규모 3D 프린팅은 점차 시장에서 주류가 되었습니다. 개발자는 3D 프린터의 크기를 단계적으로 돌파하고 기술적 경계를 돌파하며 점점 더 큰 제품을 인쇄합니다. 그렇다면 대규모 3D 프린팅의 응용 분야는 무엇입니까? 대형 3D 프린터는 어떻습니까?
제품의 크기는 기술과 재료에 따라 달라지는 경우가 많으며 정밀도와 크기 사이의 균형을 찾는 것이 필요하므로 올바른 3D 프린터를 선택하는 것이 성공의 핵심 요소입니다. 대형 물체를 인쇄하는 가장 좋은 방법은 종종 조각으로 인쇄하고 조립하는 것이기 때문에 소프트웨어는 대형 제품을 만드는 데 중요한 역할을 합니다. 대규모 3D 프린팅 제품에는 다음 항목이 포함되지만 이에 국한되지는 않습니다.
●디스플레이, 소품 및 간판
● 주택 및 건축 요소
●산업 및 금속 부품
●가구 및 차량
△네덜란드의 Naturalis Biodiversity Center는 자체 3D 프린팅 연구소를 보유하고 있으며 두 대의 Builder Extreme 1500 Pro 3D 프린터를 사용하여 티라노사우루스 렉스의 복제품을 만들었습니다.
●티라노사우르스 렉스가 없는 공룡 박물관은 진짜 박물관이 아닙니다! 실제 T. rex 화석의 3D 스캔을 기반으로 일본 공룡 박물관은 12-미터 길이, 5-미터 높이 복제본을 2개의 Builder Extreme 대형 스케일을 사용하여 프린트한 큰 부분으로 3D 프린트했습니다. PLA 플라스틱 필라멘트를 사용하는 3D 프린터.
●박물관 큐레이터, 영화 세트 및 소품 디자이너, 놀이공원, 회의 및 세계 엑스포 디스플레이 제조업체 등도 생산 속도를 높이기 위해 대형 3D 프린터를 선택합니다. 속도와 비용상의 이점 외에도 CAD(Computer-Aided Design) 소프트웨어도 중요한 역할을 합니다. 또한 초경량 폼에서 내구성이 매우 뛰어난 탄소 섬유 충전 나일론에 이르기까지 매우 다양한 소재를 사용할 수 있습니다.
△작가는 엑스포 2020 두바이를 위해 재현된 미켈란젤로의 다비드의 17-피트 높이의 3D 프린팅 복제품 위에 석고를 덮습니다.
●이 17-피트 높이의 3D 인쇄 미켈란젤로의 다비드는 플로렌스 관광을 홍보하기 위해 엑스포 2020 두바이에서 전시되었습니다. 충분히 큰 폴리머 3D 프린터로는 초미세 디테일의 단일 복제본을 생산하는 것이 불가능하기 때문에 인쇄 가능한 14개의 부품으로 나눈 다음 대리석 외관을 손으로 칠한 후 손으로 조립했습니다. 3D 프린팅된 David 내부에는 격자 메쉬 구조가 있어 무게를 550kg으로 유지하는 데 도움이 되지만 적절하게 포장하고 배송할 수 있는 강도가 있습니다.
△독일의 Styles Werbetechnik은 Tractus3D 대형 FDM 프린터를 사용하여 기존 방법보다 빠르게 조명 기호 문자를 생산합니다.
●독일의 사이니지 생산업체인 Styles Werbetechnik은 야외 사인 제작을 위해 대규모 3D 프린팅 기술을 선택했습니다. 회사는 생산 속도를 높이고 싶었을 뿐만 아니라 해외 생산자의 표준 문자 디자인에 의존하기보다 사내에서 문자를 만들고 싶었습니다. 이 회사는 폴리머 FDM 인쇄를 사용하면 윤곽이 있는 문자 제조에 무한한 디자인 가능성을 제공한다고 말합니다. 예를 들어, 조명 간판의 문자 깊이는 기존 방법에서는 최소 60mm로 제한되지만 3D 프린팅에서는 30mm로 줄일 수 있습니다. 또한 저녁과 주말에도 가동할 수 있어 프로세스 중에 3D 프린터에 주의를 기울일 필요가 없기 때문에 생산 시간을 단축할 수 있습니다.
△스미소니언 박물관, STEM 분야 여성 지도자 등신대 동상 120개 3D 프린팅
2022년 워싱턴 DC의 스미소니언 연구소는 실물 크기의 3D 프린팅 조각상 120개를 포함하여 여성 과학자를 기리는 전시회를 열었습니다. "IfThenSheCan – The Exhibit"라고 불리는 이 전시회는 역대 최대 규모의 여성 조각상 컬렉션으로, 각각 FDM 기술을 사용하여 인쇄되었습니다.
주택 및 건축 요소
대규모 3D 프린팅 프로젝트의 경우 주택 프로젝트는 물론 필수 불가결합니다. 독점적으로 3D 프린팅된 건물은 거의 없지만(종종 철근 보강재 또는 전통적인 목재 구조와 같은 구조적 지원이 필요하거나 통합됨) 3D 프린팅은 속도, 노동력 절약 및 구조적 내구성으로 인해 도움이 될 수 있습니다. 가정과 호텔을 위해. 글로벌 건설용 3D 프린팅 시장은 향후 5년 동안 거의 20% 성장할 것으로 예상됩니다.
●아래 사진의 2층 건물은 건축설계 및 엔지니어링 회사인 Hannah and Cive와 3D프린터를 공급하는 Peri 3D Construction이 공동으로 완성한 건물입니다. 4,000-평방피트의 주택이 익명의 입찰자에게 매각되었으며 완료하는 데 총 2년이 소요됩니다. 3D 프린팅 아키텍처의 선도적인 프린터인 Peri의 Cobod Bod2 갠트리 프린터는 특수 콘크리트 혼합물을 압출하여 계단 및 기타 기능적 구조를 만드는 데 사용되며 총 330시간이 이 프로젝트에서 프린트되었습니다.
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△미국 최초의 완전 3D 프린팅 2층 주택은 휴스턴에 있습니다.
● 3D 프린터는 건물 건축 외에도 파사드, 복원을 위한 역사적 특징 등의 건축 요소와 벽, 디스플레이, 칸막이 등 인테리어 디자인에 널리 사용됩니다. 3D 프린팅 바닥, 3D 프린팅 다리, 3D 프린팅 인공 산호초도 있습니다. 콘크리트와 같은 재료는 건축에서 유일한 옵션이 아니며 폴리머도 중요한 역할을 합니다. Branch Technology는 로봇 폴리머 압출기를 사용하는 대규모 3D 프린팅을 전문으로 하며 조각에서 우주 서식지에 이르기까지 모든 것을 만듭니다. BranchClad라는 혁신적인 건물 패널 시스템은 건물 정면에 새로운 기회를 열어줍니다. 미국 우주 및 로켓 센터의 새로운 우주 캠프(아래)의 운영 측면에 설치된 달 표면을 보십시오. 달의 디지털 스캔을 사용하여 생성된 외관은 달 표면에 대한 놀라운 충실도를 보여줍니다. 음력 패턴의 포지티브 몰드를 3D 프린팅한 다음 치장 벽토 재료로 칠했습니다.
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△Branch Technology의 새로운 3D프린팅 문월은 미국 Space and Rocket Center의 새로운 우주 캠프 운영 측면에 설치됩니다.
산업 및 금속 부품
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△Relativity Space의 Stargate 금속 3D 프린터
●로켓 제조업체 Relativity Space는 자사의 3D 프린팅 로켓 Terran 1이 높이 35.2미터, 직경 2.3미터로 지금까지 단일 3D 프린팅 구조 중 가장 큰 것이라고 주장합니다. 회사의 차세대 로켓인 Terran R도 그만큼 큽니다. 둘 다 로봇 에너지 증착 기술을 사용하는 회사의 Stargate 3D 프린터를 사용하여 독점 금속에 3D 인쇄됩니다. Relativity Space는 발사 스트레스를 견딜 수 있는 로켓의 능력이 금속 3D 프린팅 방법의 구조적 무결성을 보여주는 엄청난 승리라고 말했습니다.
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△네덜란드의 막시마 여왕이 MX3D 메탈 3D프린팅 브리지를 공식 개통했다.
●Joris Laarman의 연구실에서 설계한 암스테르담 운하를 가로지르는 금속 다리는 로봇 아크 적층 제조 기술을 사용하여 MX3D로 인쇄되었습니다. 12-미터 길이의 스테인리스 스틸 "스마트 브리지"에는 내장형 센서 네트워크가 포함되어 있어 암스테르담 연구원들이 건축 환경에서 IoT 시스템의 역할을 연구하는 데 도움이 됩니다. 제너레이티브 디자인 및 토폴로지 최적화 기술을 사용하여 개발된 이 구조는 매우 가볍습니다. MX3D 다리는 또한 예술과 조각에서 금속 3D 프린팅의 적용을 보여줍니다.
●아래는 이탈리아 로열 가든 토리노에 아티스트 Mariagrazia Abbaldo와 Paolo Albertelli가 설치한 또 다른 MX3D 프린팅 작품입니다. "The Whale Passage"라고 불리는 880kg의 조각품은 땅에서 지나가는 고래의 지느러미를 보여줍니다. 이 프로젝트에서 만들어진 모든 모델은 3D 프린팅되었습니다.
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△'Whale Pass'는 Mariagrazia Abbaldo와 Paolo Albertelli가 디자인하고 MX3D로 3D 프린팅했습니다.
●대형 금속 3D 프린팅은 많은 산업 분야에서 사용될 수 있으며 해양, 석유 및 가스, 건설 중장비 산업의 회사에서 대형 부품을 보다 신속하게 현장에서 생산할 수 있습니다. 예를 들어, 아래의 해양 프로펠러는 WAAM 기술을 사용하여 3D 프린팅하여 거의 그물 모양을 생성한 다음 더 엄격한 허용 오차로 가공되었습니다. 이 경우 WAAM은 단조를 대체하고 더 적은 원재료를 사용하여 필요한 곳에 더 가깝게 수행할 수 있습니다.
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△이 해상 프로펠러는 WAAM 기술을 산업적으로 적용한 최초의 사례 중 하나입니다.
●3D 프린팅 금속은 단조나 주조로는 얻을 수 없는 모양을 만들 수 있기 때문에 부품의 무게도 줄일 수 있습니다. 프린터 제조업체 SLM Solutions에 따르면 455 x 295 x 805mm 크기의 항공기 랜딩 기어 부품(아래)은 세계 최초의 레이저 파우더 베드 퓨전 3D 프린팅 부품입니다. 이 기술은 기존의 단조 부품보다 부품이 15% 더 가벼울 뿐만 아니라 처리 시간도 줄여줍니다. 이 구성 요소는 바퀴에서 항공기 구조로 하중을 전달하는 시스템의 일부이므로 강도를 위해 티타늄으로 만들어집니다. 재료 선택은 쿼드 레이저 SLM 800 3D 프린터를 사용하여 인쇄된 코팅이 필요 없이 내부식성을 유지하면서 부품에 강력한 기계적 특성을 제공합니다. "적층 제조는 테스트용 부품을 신속하게 제공하여 자격 및 인증 단계에서 시간을 절약하는 데 도움이 됩니다. 우리는 주요 부품을 며칠 안에 생산할 수 있지만 단조 공정을 사용하면 몇 개월이 걸립니다. "
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△개인용 제트기용 3D 프린팅 프론트 랜딩기어 부품
금속 부품 주조용 대형 금형을 3D 프린팅하는 것은 대규모 3D 프린팅의 중요한 응용 분야입니다. 주조해야 하는 금속 산업 부품의 경우 금형 제작 단계는 힘들고 시간이 많이 걸립니다. 모래 3D 프린터를 사용하면 제조업체는 실제 크기의 모델 없이 직접 모래 주물 및 주형을 3D 인쇄할 수 있습니다. Voxlejet의 VX4000은 세계 최대의 모래 주조 3D 프린터로 바인더 분사 기술을 사용하여 거대한 금형뿐만 아니라 수천 개의 금형을 단일 인쇄 공정으로 생산합니다.
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△Voxlejet의 VX4000 프린터 (출처: Voxeljet)
가구 및 차량
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△WASP 3D 프린터를 이용해 일체형으로 제작한 의자.
●인테리어 디자이너들도 복잡한 디자인과 독특한 소재의 사용을 실현하기 위해 점차 대형 3D 프린팅을 선택하고 있습니다. 폴리머, 특히 재활용 플라스틱은 3D 프린팅 가구에 가장 일반적으로 사용되는 재료이지만 콘크리트와 금속도 사용할 수 있습니다. 감비아(아래)에 있는 이 어린이 크기의 학교 책상은 실용적인 필요를 해결하는 3D 프린팅의 예입니다. 가볍고 내구성이 뛰어난 이 디자인은 재활용 플라스틱으로 제작할 수 있어 플라스틱 폐기물 문제도 해결합니다. 이 모델은 일반적으로 음료수 병에 사용되는 PETG 플라스틱으로 The Industry Sweden의 Magnum 3D 프린터로 인쇄되었습니다.
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△ 재활용 플라스틱을 사용하여 감비아에서 3D 프린팅된 학교 가구 개념을 테스트하기 위한 프로토타입 책상
●Colossus XS 3D 프린터로 인쇄한 경량 발포 PLA로 만든 NYXO Visionary Design(아래)의 멋진 커피 테이블 컬렉션을 포함하여 아름다운 3D 인쇄 의자와 테이블의 예는 무수히 많습니다.
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△Primavera 조각 테이블 시리즈는 두바이에 본사를 둔 건축 및 제품 디자인 회사인 NYXO Visionary Design에서 디자인하고 Colossus XS 프린터에서 ColorFabb PLA를 사용하여 인쇄했습니다(출처: Colossus)
가장 큰 3D 프린팅 보트이자 현재까지 가장 큰 물리적 3D 프린팅 물체로 기네스북에 등재된 것은 아래 그림의 7.72m 길이의 3D 프린팅 보트입니다. 보트는 2019년 메인 대학의 고급 구조 및 복합 재료 센터에서 인쇄되었습니다. 그것은 플라스틱과 나무 셀룰로오스로 만들어집니다. 3D프린팅에 72시간밖에 걸리지 않았고 무게는 2.2톤입니다.
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△University of Maine에서 제작한 완전 3D 프린팅 실물 크기 보트
●자전거 제조업체도 제조 체인의 용접 문제를 해결하기 위해 3D 프린팅 기술을 선택했습니다. 일체형 3D 인쇄 프레임은 시간을 절약할 뿐만 아니라 구조적 조인트에 의해 제한되지 않는 새로운 수준의 설계 자유를 가능하게 합니다. 자전거 제조업체는 티타늄, 강철 및 탄소 섬유 합성물로 모델을 생산했습니다. 아래에 있는 Urwahn의 강철 프레임 전기 자전거는 형태, 기능, 경량 구조 및 재료의 균형을 달성하기 위해 금속 3D 프린팅을 사용하여 대량 생산되었습니다. 특수 리어 엔드 고무줄은 뒷바퀴를 매달아 새로운 유형의 승차감을 제공하며, 스틸 프레임은 모터와 배터리를 통합한다고 회사는 말합니다.
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△Urwahn의 3D 프린팅 철골 전기자전거
대형 인쇄를 위한 디자인 팁 및 소프트웨어
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△30-피트 높이의 3D 프린팅 동상은 365개의 개별 3D 프린팅 부품으로 조립되며 각 부품은 55 3D 프린터에서 프린팅하는 데 28시간이 걸립니다.
일체형 3D 프린팅은 조립 노동을 없애고 생산 속도를 높이며 이음새나 표면이 없기 때문에 구조적 무결성을 향상시키기 때문에 종종 이상적입니다. 그러나 인쇄된 개체가 너무 커서 여러 부분으로 분할해야 하는 경우 모델을 3D 인쇄로 분할하려면 어떻게 해야 합니까?
●대형 3D 프린팅을 완성하기 위해 CAD 소프트웨어(Fusion360 또는 Solid Works 등)에서 모델을 직접 분할할 수 있습니다. 이 모델을 사용하면 못, 범프 및 홈, 입술, 또는 구멍과 슬롯;
●큰 물체를 함께 붙이거나 나사를 사용하려는 경우(탄소 섬유 충전 나일론과 같은 더 강한 재료에만 해당) 분할 작업은 Cura와 같은 슬라이서 도구에 맡길 수 있습니다. 분할은 Cura의 메쉬 도구를 사용하여 빠르고 자동화됩니다.
● 디지털 모델을 수동으로 분할할 때 세부 영역이나 지원 영역을 직접 통과하지 마십시오. 디자인의 가장 약한 지점에서 쪼개지는 것을 피하고,
즉, 나머지 모델보다 훨씬 얇은 영역입니다.
탑 대형 3D 프린터
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△GEFERTEC Arc60x WAAM Metal 3D 프린터 (출처: Gefertec)
3D 프린터를 사용하여 대형 플라스틱 부품, 소품 및 간판과 같은 부품을 만들고 싶다면 데스크탑 필라멘트 프린터와 본질적으로 동일한 대형 필라멘트 3D 프린터를 사용할 수 있습니다. 일부 프린터는 엔지니어링 등급의 내구성 있는 재료로 인쇄할 수 있습니다.
가장 큰 FDM 프린터(+ 1,600 x 1,200 x 1,300)보다 더 큰 프린터를 사용하려면 끝에 압출기 헤드가 부착된 로봇 팔인 로봇 팔 3D 프린터가 필요합니다. 레일이나 오버헤드 갠트리에 배치할 수 있으므로 이론상 사용 가능한 레일 크기로 인쇄할 수 있습니다. 가장 큰 3D 프린터에 대한 기네스 세계 기록은 Maine 대학의 갠트리 압출 헤드 어셈블리로 30,000 x 6,700 x 3,000mm에 달할 수 있습니다. 그러나 이 프린터는 판매용이 아닙니다. 로봇 팔 프린터의 또 다른 장점은 보다 경제적인 펠릿 형태의 폴리머를 사용하여 인쇄하는 경우가 많다는 것입니다.
레진 3D 프린트는 일반적으로 1000mm보다 클 수 없으며, Kings 1700 Pro 및 3D Systems ProX 950과 같은 몇 가지 예외는 매우 긴 프린트 시간으로 인해 발생합니다. 수지는 일반적으로 FDM보다 오래 걸립니다.
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△중형 콘크리트 3D프린터, 대형 아트 응용에 탁월
콘크리트 3D 프린터는 주택 건설뿐만 아니라 모든 유형의 콘크리트 거푸집 공사, 가구, 건설, 심지어 화분과 조각품까지 호황을 누리고 있는 시장입니다. 3D 프린팅 초대형 금속 부품은 종종 WAAM(전기 아크 적층 제조)과 같은 직접 에너지 증착 3D 프린팅 기술로 달성됩니다. 이러한 방법은 도달 범위가 넓고 팔 크기에 의해서만 제한되는 로봇 팔에 장착된 3D 프린팅 헤드를 사용합니다.
