Какие технологии обработки необходимы и достаточны в фаблабе?

[mntc]

Когда возникла идея создания открытого фалаба, изначально хотелось оснастить его всеми мыслимыми инструментами и технологиями обработки. Однако, по мере конкретизации проекта, для каждой технологии встал вопрос соотношения ее возможностей и стоимости реализующего ее агрегата.

В итоге некоторые технологии оказались избыточны. Например, электрохимическая обработка проводящих материалов по всем параметрам лучше электрофизической (куда входят электроэрозионная, электроимпульсная, электромеханическая). Для обработки дерева и пластика CO2 лазер по всем параметрам лучше плазмы. И т.д.

Вообще, технологические задачи открытых фаблабов версий с 0.5 по 1.X можно изобразить в виде таблицы. Строки ее представляют собой три типа материала:

А) Мягкий неметалл (дерево, пластик)
Б) Металл
В) Твердый неметалл (керамика)

Столбцы - типовые виды обработки:

1) Раскрой (обработка насквозь с минимально возможной толщиной реза)
2) Выборка пазов (когда важна глубина и форма рельефа)
3) Выращивание (объекта произвольной конфигурации)



Технологическая задача открытых фаблабов версии 2.0 и старше одна и та же: создание мультиматериального объекта произвольной конфигурации:



Как это делать мы пока не знаем, и особенно не задумываемся - пока закончим openfablab 1.0, скорее всего, появятся и идеи и возможности прототипирования.

Так вот, чтобы понять, какие из популярных технологий формообразования детали подходят для каких из девяти случаев обработки мономатериальной детали, мы составили следующую таблицу:



Оранжевая клеточка означает что данная технология подходит для данного вида обработки практически всех материалов указанной категории. Желтая - для некоторых. Например, CO2 лазер хорошо режет многие мягкие неметаллы, кроме таких как фторопласт, ПВХ и пр.

Эта таблица позволила составить минимальный набор инструментов, позволяющий эффективно работать практически со всеми девятью случаями обработки:



Экструдер пластика здесь выглядит лишним и избыточным. Однако сегодня пластиковое волокно для экструзионной 3D печати намного доступнее пластикового порошка, необходимого для лазерных методов спекания. Если сейчас исключить экструдер, то фаблаб может остаться вовсе без методов создания объектов произвольной формы. А вот если удастся создать эффективный и удобный для воспроизводства генератор пластикового порошка, то экструзионную печать можно будет исключить из таблицы, а экструдер пластиковой нити из гранул - из периферийного оборудования фаблаба.

UPDATE:

В связи с завершением срока действия патента на SLS технологию, планами ряда компаний по выпуску принтеров и порошков, а также уточнением информации о технологиях обработки (например, оказалось, что CO2 лазер режет ПВХ, гидроабразивная резка режет без особого размачивания дерево и бумагу, лазеры могут делать 3D пазы (многократной гравировкой) и пр.), таблица приняла следующий вид:



Таков вот набор инструментов можно было бы считать базовым для координатных ЧПУ машин открытых фаблабов.

Однако, обратим внимание, что теперь две сложнейшие и наиболее дорогостоящие технологии - гидроабразивная и УЗ обработка - полностью перекрыты другими методами. Однако, если их убрать, то может стать весьма затруднительной обработка глубоких пазов и отверстий в керамических материалах. Впрочем, обработка глубоких пазов в керамике затруднительна при любой технологии. Гораздо лучше спекать керамику в формах, чем ее фрезеровать. Поэтому добавим печь и таблица примет следующий вид:



ТО-термообработка металлов, ПП - изготовление печатных плат.

При этом на каретке кроме рабочих головок предполагается закрепить также держатель сменных картриджей для насыпания порошков и видеокамеру. При этом ни один из оставшихся инструментов не является чересчур тяжёлым и не имеет силовой отдачи от заготовки подобно возникающей при фрезеровании или точении. Ультразвуковой прибор может оказаться необходимой частью электрохимической головки, но в данном режиме не предполагается использование абразива, а значит мы избавились от важного недостатка УЗ -обработки - недолговечности инструмента.