В чем разница между широкоформатным 3D-принтером и обычным 3D-принтером? 

Если вы присматривались к 3D-принтерам, то наверняка заметили, что одни модели предназначены для размещения на обычном рабочем столе, а другие больше напоминают промышленное оборудование.

В чем же заключается реальная разница?

Если отвечать кратко — дело в объеме рабочей камеры. Однако для тех, кто использует 3D-печать в разработке продукции, производстве автомобильных компонентов, создании промышленных прототипов, пресс-форм, оснастки или в серийном производстве, различия выходят далеко за рамки габаритов устройства.

Крупноформатные 3D-принтеры созданы для изготовления габаритных деталей с минимальным количеством этапов сборки. Стандартные настольные модели, как правило, лучше подходят для печати небольших прототипов, макетов, приспособлений и деталей повседневного назначения.

Правильный выбор зависит не столько от самого принтера, сколько от того, что именно и как часто вам нужно печатать, а также от того, какой объем постобработки вы готовы выполнять.

Краткое сравнение крупноформатного и обычного 3D-принтера

Не существует единого общеотраслевого определения того, с какого момента принтер начинает считаться «широкоформатным». На практике многие производители и отраслевые справочники в качестве удобного ориентира используют размер около 300 мм (хотя бы по одной из осей), тогда как промышленные системы могут значительно превышать 1000 мм.

Однако для бизнеса важнее не просто вопрос о габаритах принтера.

Главное — это:

«Сможет ли этот принтер изготовить именно ту деталь, которая мне нужна, не создавая при этом дополнительной работы на других этапах?»

1. Самое большое различие — это объем печати.

Это первое, на что обращает внимание большинство пользователей.

Рабочая область обычного настольного 3D-принтера составляет примерно 220 × 220 × 250 мм (или около того). Этого вполне достаточно для печати кронштейнов, корпусов, небольших механических деталей, макетов и прототипов.

Проблемы возникают, когда габариты детали превышают размеры самого устройства.

Крупноформатный принтер, в зависимости от конфигурации, может обеспечить полезную область печати размером в сотни или даже тысячи миллиметров.

Например, промышленные крупноформатные системы предназначены для изготовления деталей, которые невозможно или крайне сложно разместить в обычном настольном принтере. Некоторые промышленные FDM-системы имеют рабочую область с размерами порядка 1000 мм (или более) по одной или нескольким осям.

Такая разница в масштабах меняет весь рабочий процесс.

Вместо такой последовательности:

Проектирование → Разделение модели → Печать нескольких частей → Сборка → Шлифовка → Подгонка

можно применить более простой подход:

Проектирование → Печать → Финишная обработка

Для крупной автомобильной детали или полноразмерного прототипа это может дать удивительно значительный эффект.

2. Крупные детали не всегда нужно разделять на части.

Это одна из основных причин, по которой производители начинают искать широкоформатный 3D-принтер.

Представьте, что вам нужно напечатать автомобильный бампер, прототип приборной панели, крупногабаритный корпус, промышленный кожух или полноразмерную демонстрационную модель.

При использовании принтера меньшего размера вам, возможно, придется разделить модель на несколько частей.

Это влечет за собой дополнительную работу:

Больше отдельных деталей для печати
Больше мест соединения
Больше операций по выравниванию
Больше клеевых или механических соединений
Больше шлифовки
Больше финишной обработки
Больше вероятности возникновения погрешностей в размерах

Непосредственная печать может составлять лишь часть всего процесса.

Чем крупнее модель, тем заметнее это становится.

Использование широкоформатного оборудования дает проектировщикам больше свободы, позволяя печатать крупные детали как единое целое. Производители промышленных принтеров также подчеркивают, что изготовление цельных изделий помогает сократить количество этапов сборки при создании крупных прототипов, технологической оснастки и функциональных деталей.

Это не означает, что любую крупную модель обязательно нужно печатать целиком. Иногда разделение модели на части все же оправдано.

Однако сама возможность такого выбора весьма ценна.

3. Большому 3D-принтеру требуется нечто большее, чем просто большая рабочая платформа.

Глядя на большой объем печати, легко подумать:

«Просто сделайте принтер больше».

На самом деле, масштабирование 3D-принтера — задача не из простых.

При увеличении области печати критически важными становятся такие факторы, как механика перемещения, вибрации, контроль температуры, плоскостность и выравнивание рабочего стола, а также общая стабильность конструкции в процессе длительной работы.

Поэтому в крупноформатных промышленных 3D-принтерах используются гораздо более прочные рамы и системы перемещения, чем в компактных настольных моделях.

Это важно, поскольку незначительное смещение может быть практически незаметным на небольшой детали.

Однако на крупногабаритном изделии то же самое смещение может отразиться на всей поверхности.

Например, в крупноформатных принтерах компании Dowell 3D применяются усиленные алюминиевые конструкции и системы линейных направляющих, обеспечивающие стабильность перемещения при печати крупных объектов. Так, модель DM1220-16 Plus имеет рабочую область 1200 × 1950 × 1600 мм и заявленную точность позиционирования 0,02 мм.

Суть не просто в том, чтобы увеличить размеры оборудования.

При расширении области печати вся конструкция принтера должна сохранять стабильность.

4. Означает ли использование крупноформатного 3D-принтера снижение точности?

Необязательно.

Такие опасения часто возникают у инженеров, переходящих от настольных устройств к промышленным системам.

Более крупный принтер не обязательно означает, что детали будут иметь более грубую поверхность или меньшую точность.

Однако обеспечить высокую точность по всей площади большой рабочей зоны сложнее.

Рама, направляющие, двигатели, рабочая платформа, система терморегулирования, система калибровки и экструзионный узел — всё это оказывает более существенное влияние на конечный результат.

Именно поэтому судить о том, является ли 3D-принтер высокоточным, лишь по диаметру сопла или заявленному разрешению не стоит.

При сравнении устройств обращайте внимание на следующие параметры:

Точность позиционирования
Диапазон высоты слоя
Система перемещения
Жесткость рамы
Выравнивание платформы
Термическая стабильность
Стабильность экструзии
Повторяемость результатов
Реальные образцы готовых изделий

При изготовлении крупных промышленных деталей повторяемость результатов может быть столь же важна, как и теоретическое разрешение.

Принтер, способный напечатать один превосходный образец, но не обеспечивающий стабильного воспроизведения результата, малопригоден для производственных условий.

5. Широкоформатная печать позволяет сократить время сборки.

Именно здесь ситуация становится более интересной с точки зрения экономической целесообразности.

Предположим, крупный прототип необходимо разделить на восемь частей для печати на принтере меньшего размера.

Каждую часть нужно напечатать, очистить, выровнять, соединить, зашпаклевать, отшлифовать и покрасить.

Даже если принтер уже завершил свою работу, производственной команде предстоит еще немало труда.

Использование более крупного оборудования может позволить изготовить тот же объект из двух частей или даже целиком.

Это позволяет сократить цепочку:

Печать → Сборка → Финишная обработка

до чего-то более близкого к:

Печать → Финишная обработка

Экономия не всегда измеряется временем работы принтера.

Иногда наибольшая экономия достигается за счет трудозатрат на этапах, следующих за завершением печати.

Это особенно актуально для автомобильных прототипов, крупных промышленных корпусов, архитектурных макетов, литейных форм, моделей и технологической оснастки.

6. Крупноформатная 3D-печать — это не только создание огромных объектов.

Еще одно распространенное заблуждение заключается в том, что крупноформатные принтеры нужны только для печати чего-то огромного.

На самом деле это не так.

Большая рабочая область может быть полезна и для серийного производства.

Например, вместо печати одной небольшой детали за раз, на увеличенной платформе можно напечатать сразу несколько компонентов в рамках одного задания.

Это может быть полезно для изготовления:

Производственной оснастки
Кронштейнов
Корпусов
Сборочных приспособлений
Компонентов изделий
Запасных частей
Прототипов
Вспомогательных производственных средств

Промышленные системы часто рассчитаны как на печать крупных единичных деталей, так и на изготовление партий изделий меньшего размера. Например, компания Stratasys позиционирует модель F770 как подходящую как для крупных деталей, так и для одновременной печати множества более мелких изделий в рамках одного рабочего цикла.

Таким образом, ценность крупногабаритного принтера заключается не только в том, что:

«Я могу напечатать что-то огромное».

Она также может состоять в следующем:

«Я могу напечатать больше полезных деталей за один производственный цикл».

7. При масштабировании процесса печати вопрос скорости становится более сложным.

Увидев настольный принтер, для которого заявлена ​​очень высокая максимальная скорость, можно ошибочно предположить, что более крупный промышленный принтер будет работать медленнее.

Такое сравнение может быть обманчивым.

Компактные принтеры часто имеют преимущество при печати небольших объектов, поскольку печатающей головке приходится перемещаться на относительно небольшие расстояния.

Ситуация с широкоформатной печатью иная.

Процесс печати может включать использование большого объема материала, длинные траектории перемещения, обработку обширных поверхностей и непрерывную работу в течение многих часов.

Поэтому при оценке крупногабаритного 3D-принтера не стоит ориентироваться исключительно на максимальную скорость.

Стоит уточнить следующие моменты:

Какой объем материала способна переработать система экструзии?
Насколько стабильно работает оборудование при длительной печати?
Насколько точно соблюдаются геометрические размеры изделий?
Сколько времени реально занимает печать крупногабаритной детали?
Как часто приходится перезапускать процесс печати?
Какой объем постобработки требуется?

Например, промышленные модели Dowell 3D рассчитаны на скорость печати до 500 мм/с и оснащены усиленной конструкцией, а также высокотемпературными системами экструзии для работы с крупными деталями.

Для производственных задач показатель реальной производительности обычно важнее, чем просто заявленная максимальная скорость.

8. Крупноформатный 3D-принтер или обычный: что выбрать?

Универсального ответа не существует.

Обычный настольный 3D-принтер может стать более практичным выбором, если вы в основном печатаете:

Небольшие прототипы
Миниатюры
Мелкие механические детали
Образцы продукции
Учебные модели
Детали для повседневных задач в мастерской

Вам, вероятно, не понадобится принтер с объемом печати в метрах, чтобы напечатать подставку для телефона.

Но ситуация меняется, когда ваша работа связана с:

Автомобильными деталями
Полноразмерными прототипами
Крупными пресс-формами
Шаблонами
Промышленными корпусами
Крупными приспособлениями и оснасткой
Архитектурными моделями
Крупными запасными частями
Производственными компонентами
Нестандартными изделиями нестандартных размеров

В таких ситуациях ограничения обычного принтера могут привести к значительным затратам.

Стоимость включает не только сам принтер.

Она может включать:

Разделение модели + сборка + трудозатраты + финишная обработка + дополнительные сбои печати + увеличение времени выполнения проекта.

Вот тогда и начинает проявляться смысл в использовании широкоформатного принтера.

9. Когда стоит задуматься о приобретении промышленного 3D-принтера?

Полезно взглянуть на это через призму вашего текущего рабочего процесса.

Задайте себе пять вопросов:

1. Приходится ли вам регулярно разделять крупные модели на части?

Если да, то текущая область печати может ограничивать ваш рабочий процесс проектирования.

2. Тратите ли вы слишком много времени на сборку напечатанных деталей?

Увеличенная область печати может позволить изготавливать больше компонентов как единые, цельные детали.

3. Используете ли вы принтер для непрерывной коммерческой печати?

Если принтер является частью вашего повседневного производственного процесса, то механическая стабильность и повторяемость результатов становятся критически важными факторами.

4. Увеличиваются ли размеры ваших изделий с каждым годом?

Если заказчики требуют более крупных прототипов или компонентов, приобретение оборудования, рассчитанного лишь на текущие потребности, может впоследствии стать ограничением для развития.

5. Требуется ли вам стабильное качество промышленного уровня?

Если ваши задачи вышли за рамки эпизодического прототипирования, промышленный 3D-принтер может предложить более подходящее сочетание объема печати, стабильности, автоматизации и производственных возможностей.

В заключение: стоит ли покупать крупноформатный 3D-принтер?

Разница между обычным и широкоформатным 3D-принтером заключается не только в габаритах оборудования.

Главное — это возможности, которые открывает перед вами такая машина.

Стандартный принтер отлично подходит для печати небольших деталей и выполнения простых производственных задач.

Широкоформатный принтер становится гораздо более ценным инструментом, если вам приходится регулярно работать с крупногабаритными моделями, большими функциональными деталями, производственной оснасткой, автомобильными прототипами или заниматься мелкосерийным производством.

Ключевые преимущества обычно таковы:

Увеличенная рабочая область → меньше фрагментов модели → меньше операций по сборке → меньше производственных этапов → больше свободы при проектировании.

Если ваш нынешний принтер постоянно «сообщает» конструкторам, что деталь слишком велика, возможно, пришло время рассмотреть решение с увеличенной рабочей зоной.

Компаниям, планирующим переход от настольной печати к промышленному производству, не стоит сразу выбирать самый большой из доступных принтеров.

Лучшим решением станет модель, соответствующая реальным размерам ваших деталей, объемам производства, требованиям к точности и материалам, а также планируемой рабочей нагрузке.

Именно здесь правильно подобранный промышленный широкоформатный 3D-принтер может сыграть решающую роль.