Спец предложение


D-Shape - строитель нового поколения

«D-Shape» – крупногабаритный трехмерный принтер, использующий распределение вяжущего вещества для послойного процесса печати. В нем применяется песок, соединенный с минеральной морской водой или соединение на основе магния для создания предметов, похожих на камень. Первая модель принтера «D-Shape», созданная основателем компании «Monolite UK Ltd» Энрико Дини, использовала эпоксидную смолу, часто использующуюся в качестве клейкого вещества при создании лыж, автомобилей и аэропланов, как связующее соединение. Дини запатентовал эту модель в 2006 году.

D-Shape - строитель нового поколения

После обнаружения проблем с эпоксидной смолой он сделал связующим веществом соединение на основе магния и запатентовал принтер повторно в сентябре 2008 года. В будущем Дини планирует использовать принтер для создания построек в натуральную величину.


 

Техническое описание

Текущая версия 3D-принтера «D-Shape» закреплена на алюминиевой станине размером 6х6 м. Станина состоит из квадратной рамы, двигающейся вверх вдоль четырех вертикальных балок во время печати с помощью шаговых электродвигателей, которые многократно двигаются до определенной длины, а затем – остаются на определенной отметке на каждой из балок. На горизонтальной 6-метровой части основания расположена печатающая головка с 300 соплами, каждое из которых занимает пространство в 20 мм. Печатающая головка соединена с основанием с помощью алюминиевой балки, двигающейся перпендикулярно печатающей головке.

Как это работает

Прежде чем начнется процесс печати, трехмерная модель печатаемого объекта должна быть создано при помощи САП (Системы Автоматического Проектирования) – программы позволяющей создать трехмерную модель на компьютере. После создания модели CAD-файл отправляется на печатающую головку. Процесс печати начинается, когда слой песка толщиной в 5-10 мм, смешанный с твердым оксидом магния (MgO), равномерно распределяется по всей площади станины. Печатающая головка разбивает трехмерную модель на двухмерные фрагменты.

Затем, начиная с нижнего фрагмента, головка движется по всей площади основания и собирает неорганическую вяжущую жидкость, составляя раствор, включающий в свой состав хлорид магния, подгоняя их под разрешения 25 dpi (1 мм). Между связующим веществом и песком происходит химическая реакция, формирующая песчаник. Чтобы материал полностью затвердел, нужно около 24 часов. Так как сопла отстают друг от друга на 20 мм, это пространство должно быть заполнено. Чтобы заполнить эти пустоты и обеспечить воздействие между песком и вяжущим веществом, электрический поршень балки, удерживающей печатающую головку, заставляет ее двигаться по направлению, перпендикулярному направлению движения принтера.

Таким образом, «D-Shape» необходимо четыре движения вперед и назад, чтобы один слой был напечатан. После окончания печати слоя шаговые электродвигатели на вертикальных балках двигают основание вверх. Из пустот, расположенных в станине немного выше печатной головки, свежий регулярно заправляемый песок, распределяет по всей площади станины для создания следующего слоя. Во время печати избыточный песок нужен для поддержки затвердевающего песка, также он может быть использован повторно для следующей печати. Процесс печати не прерывается и останавливается лишь тогда, когда нужная конструкция полностью напечатана.

Конечный продукт

После окончания работы принтера конечная конструкция должна быть очищена от песка. Рабочие используют лопатки для удаления излишков песка и окончания работы над конечным продуктом. Песок с примесью оксида магния становится активным компонентом, в отличие от процесса печати, где он был инертным. Если песок был инертным, получившийся материал будет больше похож на бетон, из-за чего песок будет слабо связан с ним. Но из-за наличия оксида магния конечный продукт будет больше похож на минерал с микрокристаллической структурой.

В сравнении с бетоном, имеющим малую устойчивость к давлению и нуждающимся из-за этого в укреплении железной арматурой, конструкции из «D-Shape» имеют относительно высокую устойчивость к давлению, следовательно, они не нуждаются в железной арматуре. Весь процесс строительства, по различным данным, может занять четверть времени и от трети до половины средств, необходимых для постройки того же монолитного здания традиционными методами с использованием портландцемента – материала, применяющегося сейчас в строительстве.


 

Награды и достижения

NYC Waterfront Construction Competition

Осенью 2012 года «D-Shape» принял участие в конкурсе «NYC Waterfront Construction Competition», проводимом Корпорацией экономического развития Нью-Йорка, где участники должны были привнести инновационное решение, которое бы помогло укрепить разрушающиеся причалы и береговые постройки Нью-Йорка. Концепт компании «D-Shape» под названием «Цифровой бетон», состояла в том, чтобы взять трехмерные развертки каждого фрагмента причала или инфраструктуры, а потом – распечатать опорный кожух для каждой отдельной части. Компания взяла первое место в конкурсе и получила 50000 долларов за идею, которая, по разным оценкам, позволила сэкономить властям Нью-Йорка 2,9 миллиарда долларов.

Радиолярия

Принтер «D-Shape» успешно распечатало самую высокую скульптуру под названием «Радиолярия» в 2009 году. Скульптура, созданная итальянским архитектором Андреа Морганте и вдохновленная радиоляриями – одноклеточными организмами со сложным минеральным скелетом, показала возможности принтера «D-Shape» к распечатке крупных конструкций свободной формы. Современная версия скульптуры размером в 3х3х3 м является моделью полноразмерной скульптуры, которую планируется установить вокруг Понтедеры (Италия).

Будущее «D-Shape»

На данный момент Джейк Уэйк-Уолкер и Марк Уэбб работают над документальной лентой об Энрико Дини и его изобретением под названием «Человек, печатающий дома». Хотя «D-Shape» уже получил некоторую известность благодаря своим возможностям в печати, работы по его улучшению продолжаются. Хотя уже сейчас практически появилась возможность печати реальных домов при помощи создания труллов (небольших каменных бараков), принтер нуждается в дальнейших модификациях для осуществления мечты Дини о печати более крупных и сложных построек в реальность.

Лунные базы

За счет возможностей принтера «D-Shape» Европейское Космическое Агентство заинтересовалось использованием принтера для постройки лунных баз. ЕКА заинтересовано в использовании «D-Shape» для постройки лунных баз из реголита, также известного, как лунная пыль, по той причине, что трехмерный принтер может строить базу на месте без вмешательства человека.

Это говорит в пользу принтера, так как на Луну можно доставить только механизм, и, таким образом, уменьшить стоимость доставки строительных материалов на лунной поверхности для постройки баз. «D-Shape» успешно печатало компоненты для лунных баз с наличием искусственного лунного грунта. Также обсуждается возможность тестирования работы принтера для того, чтобы проверить его работу в условиях, близких к лунным.