roboforum.ru

Подумалось, что должна на робофоруме быть тема про эту страшную штуку, а ее еще нету

MetallicaRap - разрабатываемый некоммерческой группой добровольцев 3D-принтер для создания деталей методом селективной плавки металлического порошка электронным пучком в вакууме. Хотят применять в том числе для печати дома солнечных батарей. Живых образцов пока нет, есть только вот такое смелое общее ТЗ:

1. Раб. область 30х30х30 см
2. Точность +-20 мкм на 20 мм
3. Напечатанные изделия должны быть металлургически эквивалентны обработанным на станке железным деталям (прочность цельной детали, плотность выше 98%) - Finished parts should be the metallurgical equivalent to wrought iron milled metal parts (full strength, more than 98% density) - я затрудняюсь с переводом термина wrought iron, это судя по вики низкокачественная сталь.
4. Принтер должен быть максимально самовоспроизводимым (идеология reprap).
5. Однофазное питание.
6. Минимум иных расходников, кроме металлического порошка (типа например аргона).
7. Стоимость покупных деталей+всех расходников и энергии для печати (читай - стоимость создания этого принтера на другом таком же) должна быть не более стоимости подержанного авто (очень относительный ориентир, но далее приводится в качестве примера сумма 10к евро).
8. Скорость печати невысокая, 0.2 кг/час
9. Высота не более 2.4 м
10. Мощность эл. пушки и размер камеры должны подходить для печати солнечных батарей технологии CIGS.

Почти вся инфа содержится на страничке http://reprap.org/wiki/MetalicaRap , из нетривиальностей как по мне - источник питания 70-80 КВ 1 кВт и вакуумная камера больших размеров. Причем вакуумирование требуется после каждого извлечения напечатанной детали.

Мучают разрабы эту тему уже 18 месяцев, вроде как что-то у них получается уже, задизайнили ВВ БП (получают сначала постоянку 10 кв, потом из нее инвертором делают импульсы трехфазные и подают на умножитель сорри - перепутал, это описание альтернативного варианта, и не факт что там есть 10 кв постоянка, это я наверное ошибся, а основной вариант БП зовется series-parallel resonant DC-DC converter, чтобы его понять они предлагают погуглить 2 запроса, причем второй у меня толково не гуглится ). Есть какое-то видео на ютубе, где плавят уже что-то электронным пучком, но я еще внимательно не смотрел.

P.S. Прочитал повнимательнее про БП. Тоже чудо инженерной мысли. Вот тот упомянутый DC-DC с последовательно-параллельным резонансом питает первичную обмотку транса (11 витков) на ферритовом сердечнике типа как на ТВСах старых телевизоров, но размером побольше (100 мм высота окна). А на второй стороне сердечника расположено 178 штук вторичных обмоток Обмотки печатные на платах, по 3 витка каждая, затем идет выпрямитель с умножением на 2 (2 конденсатора и 2 диода) - я так понимаю как-то там же на платах. Толщина платы 0.4 мм, между ними слюдяные прокладки 0.15 мм. И весь этот бутерброд последовательно соединен. Каждая платка дает 354 вольта, весь бутерброд 62.5 КВ.
защита форума не пускала знак "больше"

думаю срабатывает защита сайта от взлома посредством кросс-скриптинга.
пробуйте вложиния делать тут а не публиковать ссылки.

boez писал(а): основной вариант БП зовется series-parallel resonant DC-DC converter, чтобы его понять они предлагают погуглить 2 запроса, причем второй у меня толково не гуглится

постараюсь немного пролить света на БП )
series-parallel тут скорее всего тип соединения множества отдельных преобразователей..
resonant DC-DC converter - преобразователь с использованием резонанса в первичной обмотке, одно из достоинств на сколько я помню переключение ключей при 0 тока. ну и в целом высокий КПД.

Не совсем так. Я вчера первый запрос нагуглил Там как раз от словосочетания series-parallel resonance. Это тип резонансной схемы, некая помесь последовательного и параллельного колебательных LC-контуров. Преобразователи бывают и на чисто последовательных, и на чисто параллельных, но имеют определенные недостатки (у одного на малой нагрузке плохо регулируется выходное напряжение, у второго остается высоким ток через ключи инвертора), а последовательно-параллельный не то чтобы совсем устраняет эти недостатки, но ослабляет их. Короче, есть статья (диссер), автор Fabiana Calvacante, тема HIGH OUTPUT VOLTAGE SERIES-PARALLEL RESONANT DC-DC CONVERTER FOR MEDICAL X-RAY IMAGING APPLICATIONS. Я так понимаю авторы металлики прямую ссылку ставить не стали, а оставили гуглозапрос, по которому она на раз находится. Там подробный дизайн и расчеты 5 кВт блока питания для рентгеновских трубок (примерно те же напряжения, как и у металлики) - вот оттуда они схему и взяли.

А второй запрос должен по идее давать материал по этому вот слоеному пирогу из плат, но дополнительной инфы я так и не нашел. Но там и из описания на странице репрапвики все понятно.

я так понимаю это обычный высоковольтный умножитель, который раньше на трубки кинескопов ставили

Высоковольтный БП это не главная проблема. Там под вакуумом должна быть вся механика, запас металлопорошка и всё такое прочее. Ни остановить печать, ни вмешаться. Только на рубильнике повиснуть ежели что.

setar писал(а):я так понимаю это обычный высоковольтный умножитель, который раньше на трубки кинескопов ставили

Нет, это другое. Умножитель - это бестрансформаторная схема, которая из переменки (которая часто берется с вторичной обмотки транса, которая в этом случае одна) делает постоянку меньшего тока и большего (условно в N раз) напряжения.

А у этих ребят классического умножителя (который [[ru:Генератор Кокрофта — Уолтона]]) нет. А есть транс с 178 отдельными вторичными обмотками, каждая со своим выпрямителем и уже выходы выпрямителей соединены последовательно. И это вообще не имеет отношения к последовательно-параллельному резонансу, который имеет место быть в другой части схемы, там где первичка, и является просто методом получения синуса более высокого напряжения из исходной постоянки 310 вольт с помощью инвертора (H-моста).

zomby писал(а):Высоковольтный БП это не главная проблема. Там под вакуумом должна быть вся механика, запас металлопорошка и всё такое прочее. Ни остановить печать, ни вмешаться. Только на рубильнике повиснуть ежели что.

Ну почему, остановить-то всегда можно Рукой поправить или феном подуть на модель - ну да, низя. Но ребята пишут что проблемы решаемые. Меняют в шаговиках смазку на какую-то силиконовую, которая не газит сильно, ставят их большего размера - и вперед. И механики там надо не так много, и она медленная - Z-координата и отсыпка/выравнивание порошка, самое быстрое (XY) - без механики, отклонением луча.

Да, и я ж не спорю, я сразу написал - главных проблем две, высокое напряжение большой мощности и вакуум. Но мне кажется проблемы преодолимые, а результат заманчив. Шестеренки железные/титановые с 20-микронной точностью...

Шестеренки фигня, пистолет наше все

Вот я специально написал только про шестеренки Хотя сразу же подумал и про всякое остальное.

Самое сложное это вакуум, тем более что там механика внутри, механику нужно по максимуму убирать из зоны вакуума, чем больше железа и других материалов там сложнее откачать вакуум и удержать его, потому что при нагреве материалы начинают газить
я уже намучался с вакуумом, 6 лет занимался оборудованием и растил сапфир на нем, вакуум пропал и все 2-недельный процесс загублен, а это куча электроэнергии и трудозатрат

Эта технология известна давно, уже лет 20-), правда под другим именем, E-beam lithography, и минус у нее один- но очень существенный, крайне низкая производительность. Когда надо было сделать небольшую деталь(штамп для линзы Френеля), размером А5 b 10мм толщиной то потребовалось 8 месяцев. установки производят серийно, по сути это электронный микроскоп, и в России есть несколько установок, Есть идеи как повысить производительность на порядок, но это только для микро объектов, т.е. микросхемы еще можно делать, а вот солнечные элементы куда как проще другими методами. но идея здравая, может когда и придумают...