3D-печать и литье: швейцарские студенты изучают комбинированные архитектурные технологии

Студенты Швейцарской высшей технической школы Цюриха под присмотром и руководством главного научного сотрудника Мании Агаи Мейбоди изучают возможности комбинированной методики производства металлических архитектурных форм – топологической оптимизации и литья в напечатанные на 3D-принтере формы. Современные аддитивные технологии позволяют производить конечные изделия, но это не всегда целесообразно. Причины могут разными, но основные ограничения вытекают из относительно низкой производительности и высокой себестоимости. Каждый пример заслуживает отдельного рассмотрения, а в нашем случае речь пойдет об изготовлении металлических архитектурных элементов, таких как декоративная отделка фасадов.Сложные металлические конструкции можно напечатать – даже крупногабаритные элементы, измеряемые несколькими метрами. Здесь два основных варианта: либо порошковая печать с лазерным или электронно-лучевым спеканием или наплавлением (DMLS/SLM/EMB), либо аддитивное производство прутковыми материалами методом дуговой или электронно-лучевой сварки (WAAM/EBAM). Первый вариант выливается в низкую производительность, к тому же мелкодисперсные металлические порошки слишком дороги для печати крупногабаритных, но при этом относительно грубых форм. Прутковая печать, с другой стороны, более производительна и дешева, но получаемые заготовки требуют интенсивной постобработки, в значительной степени нивелирующей экономию. Но есть и еще один вариант, предусматривающий комбинирование технологий – литье металлических изделий в 3D-печатные песчаные формы. Технология довольно проста: 3D-принтер укладывает тонкие слои песка, а контуры отдельных слоев вырисовываются струйными головками, наносящими связующее вещество. Песок дешев, производительность таких систем достаточна высока, а качество получаемых отливок вполне приемлемо для строительства и изготовления декоративных архитектурных элементов даже без интенсивной обработки поверхностей. «Литье металлических деталей – давняя традиция в архитектуре ввиду высоких структурных характеристик таких изделий и широкого выбора геометрических форм. Сегодня объем трудозатрат на ручное изготовление литьевых форм слишком высок для рентабельности. Использование аддитивных технологий вновь делает литье уникальных элементов достаточно доступным, да еще и обеспечивает невиданную ранее детализацию и геометрическую сложность. Такой подход делает возможным изготовление металлических композиций, невозможных при использовании традиционных методов производства литейной оснастки. Новые вычислительные методики, такие как топологическая оптимизация, позволяют дизайнерам проектировать облегченные детали с геометрией, очень сложной или вообще недоступной для других производственных технологий», – рассказывает Мейбоди. Студенческая команда проходит курс под названием «Архитектура и цифровое производство». Представленный на иллюстрациях выше образец под названием «Глубокий фасад» представляет собой шестиметровую алюминиевую структуру из 26 элементов органической формы, навеянной строением коры головного мозга. Наиболее известными производителями 3D-принтеров для печати песком можно считать ExOne и Voxeljet. Отливаемые в 3D-печатные формы декоративные элементы уже используются в архитектуре. Так, в мае этого года нью-йоркская архитектурная компания EDG использовала 3D-принтер Voxeljet VX1000 в восстановлении фасада исторического здания на Пятой авеню (на иллюстрации выше). Применяются 3D-принтеры для печати песком и в других сферах, например реставрации ретроавтомобилей, как это сделала команда австралийских механиков, восстановившая двигатель редкого автомобиля Delage 1914 года выпуска, или британская компания 3Deаlise, отремонтировавшая блок цилиндров автомобиля Brush модели 1912 года с помощью 3D-принтера ExOne S-Max (см. видео). Одну из аддитивных установок ExOne осенью прошлого года приобрел Уралвагонзавод. А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.