Меню

Оборудование аддитивного производства это



Аддитивное производство и 3D-печать: что нужно знать в первую очередь

author_img

detail_img

author_img

Аддитивное производство – процесс соединения материалов для создания объектов на основе данных трехмерных моделей, как правило, послойно, в отличие от субтрактивного метода и метода формовки. В разное время использовались такие термины, как аддитивное изготовление, аддитивные процессы, аддитивные методы, аддитивное послойное производство, послойное производство, изготовление твердотельных изделий произвольной формы и изготовление изделий произвольной формы.

В этой динамически развивающейся отрасли быстро появляются новые термины. 3D-печать, согласно стандарту ISO/ASTM 52900, — это изготовление объектов путем нанесения материала печатной головкой, с помощью сопла или другой технологии печати. В прошлом этот термин ассоциировался с недорогими станками невысокой производительности. Однако сейчас это не так: термины «аддитивное производство» и «3D-печать» означают одно и то же.

cta

«Аддитивное производство» (Additive Manufacturing) — официальный отраслевой термин, утвержденный организациями по стандартизации ASTM и ISO, однако словосочетание «3D-печать» более распространено и фактически стало стандартом. Особенно широко оно используется в СМИ, терминологии стартапов, инвесторов и других сообществ.

Процессы

К аддитивному производству (АП) относятся семь различных процессов . Изделия можно создавать послойно путем:

  • экструзии,
  • разбрызгивания (струйного напыления),
  • УФ-отверждения,
  • ламинирования,
  • сплавления материалов.

Технологии 3D-печати

Крупногабаритный 3D-принтер

Основные технологии, применяемые при создании изделий на аддитивных установках:

  • SLM (Selective Laser Melting) – селективное лазерное плавление металлического порошка по математическим CAD-моделям при помощи иттербиевого лазера;
  • SLA (Laser Stereolithography) – лазерная стереолитография, основана на послойном отверждении жидкого материала под действием лазера;
  • SLS (Selective Laser Sintering) – селективное лазерное спекание под лучами лазера частиц порошкообразного материала до образования физического объекта по заданной CAD-модели;
  • FDM (Fused Deposition Modeling) – метод послойного наплавления с использованием пластиковой нити или гранул;
  • MJP (MultiJet Printing) – многоструйное моделирование с помощью фотополимера или воска;
  • CJP (ColorJet Printing) – технология полноцветной 3D-печати путем склеивания специального порошка на основе гипса.

cta

Расходные материалы

Основные материалы, используемые в аддитивных процессах:

  • термопластики в виде нитей или гранул;
  • УФ- и фотоотверждаемые жидкие фотополимеры;
  • керамонаполненные жидкие фотополимеры;
  • полистирол в виде порошка;
  • стеклонаполненные, угленаполненные и металлонаполненные полиамиды в виде порошка;
  • воск;
  • гипсовый порошок;
  • металлические сплавы в виде порошка и др.

Сферы применения аддитивных технологий

Аддитивные технологии используются для создания физических моделей, прототипов, образцов, инструментальной оснастки и производства пластиковых, металлических, керамических, стеклянных, композитных компонентов и компонентов из биоматериалов. Принцип действия аддитивных установок основан на построении тонких горизонтальных слоев из 3D-моделей, созданных с помощью систем автоматизированного проектирования (САПР) и 3D-сканеров.

Проектные и производственные предприятия используют АП для изготовления изделий потребительского, промышленного, медицинского и военного назначения, и это далеко не все. Камеры, мобильные телефоны, детали двигателей , внутренняя отделка автомобилей, детали и узлы самолетов, станки и медицинские имплантаты — лишь начало обширнейшего списка продуктов аддитивного производства.

АП упрощает и ускоряет процесс разработки продукции. Компании прибегают к аддитивным технологиям, стремясь сократить время производства, повысить качество продукции и сократить затраты. В качестве средства визуализации 3D-печать помогает предприятиям определить вероятность создания дефектной или неудовлетворительной продукции. Кроме того, разрабатываются методы, процессы и системы для изготовления оснастки.

3d-basics.jpg

3D-печать активно используется для повышения качества оснастки для литья под давлением. В некоторых областях АП применяют для получения результатов, недостижимых при использовании обычных станков. В других производствах аддитивные технологии используются для создания таких инструментов для изготовления и сборки, как зажимные устройства, крепления, шаблоны и направляющие для сверления и резки.

3D-печать оказывает большое влияние на производство многих продуктов. Предприятия — крупные и малые — успешно применяют технологии для производства готовых изделий. По мнению экспертов, прямое производство станет крупнейшей областью применения аддитивных технологий. Эта технология может повлиять на производство больше, чем другие, традиционные, методы.

Отрасль продолжает развиваться, возникают новые методы, технологии, материалы, прикладные задачи и бизнес-модели. Расширяется география и сфера промышленного применения АП. Аддитивные технологии уже оказали огромное влияние на развитие проектирования и производства; в будущем их роль будет все больше возрастать.

Аддитивное производство в России

Лаборатория аддитивных технологий Самарского университета

В России рынок 3D-технологий достаточно молод, но уже показывает динамичный рост (по данным Роснано, около 30% в год). Все больше компаний осознают потребность в применении аддитивных методов в производстве и научных исследованиях. Есть организации, которые активно занимаются сертификацией материалов и уже тестируют 3D-принтеры собственного производства. На предприятиях появляются лаборатории по разработке и внедрению 3D-решений на отдельных участках технологического цикла.

Сегодня речь о полном переходе на аддитивные технологии не идет – пока что они способны эффективно дополнять классические процессы или заменять их на каком-то определенном участке цикла. Тем не менее, эксперты отрасли утверждают, что в недалеком будущем аддитивное производство станет неотъемлемой частью технологических процессов на предприятии.

cta

Хотите узнать больше о 3D-технологиях? Подписывайтесь на наш блог и получите консультацию у экспертов iQB Technologies : +7 (495) 269-62-22.

Статья опубликована 16.08.2017 , обновлена 17.06.2021

Источник

Аддитивные технологии и аддитивное производство

Применение новых технологий — главный тренд последних лет в любой сфере промышленного производства. Каждое предприятие в России и мире стремиться создавать более дешевую, надежную и качественную продукцию, использую самые совершенные методы и материалы. Использование аддитивных технологий — один из ярчайших примеров того, как новые разработки и оборудование могут существенно улучшать традиционное производство.

Что такое аддитивные технологии?

Аддитивные технологии производства позволяют изготавливать любое изделие послойно на основе компьютерной 3D-модели. Такой процесс создания объекта также называют «выращиванием» из-за постепенности изготовления. Если при традиционном производстве в начале мы имеем заготовку, от которой оптом отсекаем все лишнее, либо деформируем ее, то в случае с аддитивными технологиями из ничего (а точнее, из аморфного расходного материала) выстраивается новое изделие. В зависимости от технологии, объект может строиться снизу-вверх или наоборот, получать различные свойства.

Общую схему аддитивного производства можно изобразить в виде следующей последовательности:

Первые аддитивные системы производства работали главным образом с полимерными материалами. Сегодня 3D-принтеры, олицетворяющие аддитивное производство, способны работать не только с ними, но и с инженерными пластиками, композитными порошками, различными типами металлов, керамикой, песком. Аддитивные технологии активно используются в машиностроении, промышленности, науке, образовании, проектировании, медицине, литейном производстве и многих других сферах.

Наглядные примеры того, как аддитивные технологии применяются в промышленности — опыт BMW и General Electric:

Преимущества аддитивных технологий

  • Улучшенные свойства готовой продукции. Благодаря послойному построению, изделия обладают уникальным набором свойств. Например, детали, созданные на металлическом 3D-принтере по своему механическому поведению, плотности, остаточному напряжении и другим свойствам превосходят аналоги, полученные с помощью литья или механической обработки.
  • Большая экономия сырья. Аддитивные технологии используют практически то количество материала, которое нужно для производства вашего изделия. Тогда как при традиционных способах изготовления потери сырья могут составлять до 80-85%.
  • Возможность изготовления изделий со сложной геометрией. Оборудование для аддитивных технологий позволяет производить предметы, которые невозможно получить другим способом. Например, деталь внутри детали. Или очень сложные системы охлаждения на основе сетчатых конструкций (этого не получить ни литьем, ни штамповкой).
  • Мобильность производства и ускорение обмена данными. Больше никаких чертежей, замеров и громоздких образцов. В основе аддитивных технологий лежит компьютерная модель будущего изделия, которую можно передать в считанные минуты на другой конец мира — и сразу начать производство.
Читайте также:  Оквэд при торговле звуковым оборудованием

Схематично различия в традиционном и аддитивном производстве можно изобразить следующей схемой:

Аддитивное производство: технологии и материалы

Под аддитивным производством понимают процесс выращивания изделий на 3D-принтере по CAD-модели. Этот процесс считается инновационным и противопоставляется традиционным способам промышленного производства.

Сегодня можно выделить следующие технологии аддитивного производства:

  • FDM (Fused deposition modeling) — послойное построение изделия из расплавленной пластиковой нити. Это самый распространенный способ 3D-печати в мире, на основе которого работают миллионы 3D-принтеров — от самых дешевых до промышленных систем трехмерной печати. FDM-принтеры работают с различными типами пластиков, самым популярным и доступным из которых является ABS. Изделия из пластика отличаются высокой прочностью, гибкостью, прекрасно подходят для тестирования продукции, прототипирования, а также для изготовления готовых к эксплуатации объектов. Крупнейшим в мире производителем пластиковых 3D-принтеров является американская компания Stratasys.
    Посмотреть все FDM-принтеры.

  • SLM (Selective laser melting) — селективное лазерное сплавление металлических порошков. Самый распространенный метод 3D-печати металлом. С помощью этой технологии можно быстро изготавливать сложные по геометрии металлические изделия, которые по своим качествам превосходят литейное и прокатное производство. Основные производители систем SLM-печати — немецкие компании SLM Solutions и Realizer.
    Посмотреть все системы SLM-печати.

  • SLS (Selective laser sintering) — селективное лазерное спекание полимерных порошков. С помощью этой технологии можно получать большие изделия с различными физическими свойствами (повышенная прочность, гибкость, термостойкость и др). Крупнейшим производителем SLS-принтеров является американский концерн 3D Systems.
    Посмотреть все системы SLS-печати.

  • SLA (сокращенно от Stereolithography) — лазерная стереолитография, отверждение жидкого фотополимерного материала под действием лазера. Эта технология аддитивного цифрового производства ориентирована на изготовление высокоточных изделий с различными свойствами. Крупнейшим производителем SLA-принтеров является американский концерн 3D Systems.
    Посмотреть все SLA-принтеры.

В отдельную категорию стоит вынести технологии быстрого прототипирования. Это способы 3D-печати, предназначенные для получения образцов для визуальной оценки, тестирования или мастер-моделей для создания литейных форм.

  • MJM (Multi-jet Modeling) — многоструйное моделирование с помощью фотополимерного или воскового материала. Эта технология позволяет изготавливать выжигаемые или выплавляемые мастер-модели для литья, а также — прототипы различной продукции. Используется в 3D-принтерах серии ProJet компании 3D Systems.
  • PolyJet — отверждение жидкого фотополимера под воздействием ультрафиолетового излучения. Используется в линейке 3D-принтеров Objet американской компании Stratasys. Технология используется для получения прототипов и мастер-моделей с гладкими поверхностями.
  • CJP (Color jet printing) — послойное распределение клеящего вещества по порошковому гипсовому материалу. Технология 3D-печати гипсом используется в 3D-принтерах серии ProJet x60 (ранее называлась ZPrinter). На сегодняшний день — это единственная промышленная технология полноцветной 3D-печати. С ее помощью изготавливают яркие красочные прототипы продукции для тестирования и презентаций, а также различные сувениры, архитектурные макеты.

Аддитивные технологии в России

Отечественные предприятия с каждым годом все более активно используют системы 3D-печати в производственных и научных целях. Оборудование для аддитивного производства, грамотно встроенное в производственную цепочку, позволяет не только сократить издержки и сэкономить время, но и начать выполнять более сложные задачи.

Компания Globatek.3D с 2010 года занимается поставкой в Россию новейших систем 3D-печати и 3D-сканирования. Оборудование, установленное нашими специалистами, работает в крупнейших университетах (МГТУ им. Баумана, МИФИ, МИСИС, Приволжском, СГАУ и других) и промышленных предприятиях, учреждениях ВПК и аэрокосмической отрасли.

Репортаж телеканала «Россия» об использовании SLM 280HL, установленном специалистами Globatek.3D в Самарском государственном аэрокосмическом университете:

Специалисты GLobatek.3D помогают профессионалам из различных областей подобрать 3D-оборудование, которое будет максимально эффективно решать задачи, стоящие перед предприятием. Если ваша компания планирует приобрести оборудование для аддитивного производства, позвоните по телефону +7 495 646-15-33, и консультанты компании Globatek.3D помогут вам с выбором.

Globatek.3D — 3D-оборудование для профессионалов.

Источник

Аддитивное производство: технологии трёхмерных изделий

Аддитивное производство (АП) – ряд технологий, направленных на изготовление (создание) трёхмерных продуктов методикой послойного наложения исходного материала. При этом в качестве исходных материалов допустимо применять: полимеры, металлы, строительный бетон и прочее. Традиционно применяемый технологический набор аддитивного производства включает: компьютер, программное обеспечение 3D-моделирования, машинное оборудование, исходный материал.

Аддитивное производство — принцип и виды технологий

Кратко производственный принцип аддитивного производства видится следующим:

  1. Создание эскиза компьютерной программой.
  2. Передача файла эскиза на оборудование АП.
  3. Машинное чтение данных из файла.
  4. Старт укладки материала слоями.
  5. Образование объекта в трёх измерениях.

Структура исходного материала, используемого под создание трёхмерных объектов аддитивным производством, может представлять порошок, жидкость, листовой металл.

Аддитивное производство – разделение по видам

Аддитивным производством как таковым, фактически затрагивается целый ряд технологий скоростного создания объектов-близнецов:

  • скоростное макетирование (RP — Rapid Prototyping),
  • непосредственное цифровое производство (DDM — Direct Digital Manufacturing),
  • многослойное производство (LM — Layered Manufacturing),
  • 3D-печать.

Аддитивное производство как скоростное макетирование

Методика создания прототипа физической детали (сборки) на основе информации трёхмерного автоматизированного проектирования (CAD). Построение модели традиционно выполняется по технологии изготовления аддитивного слоя.

Быстрое создание прототипов (макетов) – это эффективный способ аддитивного построения экспериментальных моделей за короткий промежуток времени. Кроме того, метод скоростного макетирования моделей отличается относительно дешёвым аддитивным производством.

Скоростное макетирование следует рассматривать технологией аддитивного производства с применением термопластичных материалов и аналогичных, обладающих пластичной структурой, способствующей быстрому производству множества прототипов.

Непосредственное (прямое) цифровое производство

Технология непосредственного цифрового производства (DDM — Direct Digital Manufacturing) представляет аддитивный процесс создания трёхмерных объектов непосредственно из файла CAD. Ожидается, что этот вид процесса производства добавок произведет революцию в мире благодаря инновационным разработкам, которые могут быть быстро произведены в больших масштабах.

Некоторые из преимуществ этого процесса:

  • устранение временной задержки между проектированием и производством,
  • сокращение инвестиций в оснастку,
  • удешевление продуктов на коммерческом рынке.

Термин «Прямое цифровое производство» определяет производство законченного продукта, но не прототипа. Материалом такого вида аддитивного производства являются в основном металлы.

Технология аддитивного многослойного производства

Многослойное (послойное) производство (LM — Layered Manufacturing) — процесс, по сути, аналогичный технологиям, описанным выше. Аддитивная технология LM выступает одним из современных видов аддитивного производства, когда изготовление изделий выполняется послойной укладкой материала.

Продукция, изготовленная посредством аддитивного вида LM, отмечается широким разнообразием продуктов — от медицинских имплантатов, до отдельных частей крыла самолёта. Аддитивное производство такого вида допускает использование обширного спектра материалов под создание сложных изделий с высокой скоростью, за короткое время.

Читайте также:  Торговое оборудование держатели труб

Технология изготовления продукта 3D печатью

Очередной вид, получивший название 3D-печать – это также аддитивный процесс изготовления трёхмерных твёрдых объектов по информации, представленной цифровым файлом. Исходными материалами изготовления продукта, являются:

  • различные виды твёрдого пластика,
  • металлы,
  • строительный бетон,
  • углеродное волокно,
  • пищевые ингредиенты и т. д.

Последние годы методика 3D-печати уверенно развивается, благодаря техническому прогрессу индустрии машиностроения.

Главным технологическим инструментом печати выступает 3D-принтер – устройство, изобретённое в 1983 году. Вкратце принцип работы принтера следующий: фотополимерная жидкость мгновенно превращается в твёрдое вещество под воздействием ультрафиолета, а продукт превращается в твердый пластиковый объект.

Методика стереолитографии используется в этой новаторской технологии. Химический состав материалов под 3D-печать отмечается существенным улучшением за последние годы, что позволяет повысить точность печати. Жидкие материалы для 3D-принтера обычно проявляют свойства усадки, изменяющие физическую прочность объекта.

Важность аддитивной технологии 3D-печати с оглядкой на будущее очевидна для самых разных отраслей индустрии. Одними из первых в списке — медицина и строительство. Прогнозируется общий объём товаров и услуг на сумму около трёх миллиардов долларов в год, и высокий спрос на аддитивное производство 3D-печатью.

Виды технологии 3D-печати в аддитивном производстве

Достаточно длительный промежуток времени исследований и экспериментов привёл к появлению различных технологий 3D-печати. Каждое отдельное аддитивное производство такого рода подходит для конкретных условий применения. Проведём краткий обзор развития технологий 3D-печати:

Техника изготовления продукта стереолитографией

Аппарат стереолитографии содержит четыре основных модуля:

  • резервуар, заполненный жидким пластиком (фотополимером),
  • перфорированную платформу, которая опускается в резервуар,
  • ультрафиолетовый лазер,
  • компьютер, управляющий платформой лазера.

Файл модели преобразуется в файл стандартного языка тесселяции для 3D-печатных машин. Начальный этап процесса начинается с тонкого слоя фотополимера (0,05-0,15 мм), экструдированного на перфорированной платформе.

Платформа подвергается воздействию ультрафиолетового лазера, что сопровождается затвердеванием фотополимера. Тем самым мгновенно образуется первый слой 3D-печатного объекта. Тот же процесс повторяется путём добавления слоя за слоем до момента, пока объект не сформирован.

Далее объект промывается жидким растворителем от остатка смолы, и подвергается дополнительному ультрафиолетовому облучению для полного отверждения пластика. Изготовленные объекты обычно имеют гладкую поверхность, но качество объекта зависит от качества машины, используемой для процесса.

Цифровой световой процесс полимеризации

Технология цифрового светового процесса (DLP — Digital Light Processing) разработана специалистами «Texas Instruments» в 1987 году. Этот метод аддитивного производства печатью использует цифровые микро-зеркала, размещённые в матрице полупроводниковой микросхемы.

Специалисты называют матрицу цифровым микро-зеркальным устройством. Каждое зеркало такого устройства представляет пиксель изображения для отображения. Когда 3D-модель отправляется на принтер, ёмкость с жидким полимером подвергается воздействию света DLP-проектора.

Процесс световой обработки повторяется до момента полной готовности трёхмерной модели. Метод DLP 3D-печати отличают быстрая работа и создание продуктов с высоким разрешением. Примерами принтеров из серии DLP устройств являются:

  • Envision Tec Ultra,
  • MiiCraft,
  • Lunavast XG2.

Эти принтеры используются в проекторах, кинопроекторах, на сотовых телефонах и, соответственно в устройствах 3D-печати.

Технология моделирования наплавлением

Моделирование продукта наплавлением (FDM — Fused Deposition Modelling) открыли в 1980-х годах. На базе этой же технологии разработан аналогичный метод 3D-печати плавким волокном (FFF — Fused Filament Fabrication).

Принцип действия следующий:

  • файл 3D-модели подаётся на 3D-принтер,
  • применяется пластиковая нить для построения объекта,
  • насадка принтера расплавляет нить и печатает слоями,
  • пластик быстро затвердевает, будучи помещённым на платформу.

Накладываемые слои прочно связываются один с другим в процессе остывания пластика. Сопло управляется компьютером — перемещается по направлениям X, Y, Z в соответствии с траекторией печати, созданной компьютером. Процесс повторяется до полного создания объекта.

Этот метод аддитивного производства 3D-печатью является наиболее распространённым среди всех аналогичных технологий. Последние годы отмечаются резким ростом использования принтеров такого типа разными отраслями промышленности.

Примерами принтеров подобного типа выступают аппараты:

  • Cube,
  • Replicator,
  • Mojo.

Эти машины предназначены не только для изобретателей, но также для любителей экспериментировать и для владельцев малого бизнеса. Принтеры малогабаритные, эффективные, удобные в использовании.

Селективное лазерное спекание (плавление)

Методика (SLS — Selective Laser Sintering) селективное лазерное спекание берёт начало с 1980-х годов. Такого рода аддитивным производством предполагается использование лазера для связывания порошковых материалов, чаще всего пластмасс (например, нейлона), распределяемых тонкими слоями на строительной платформе.

Первым шагом создания объекта является преобразование файла CAD в формат STL и передача информации на 3D-принтер. Затем лазер, управляемый компьютером с помощью формы объекта, фокусируется на порошке, рассыпанном на строительной платформе.

Лазер нагревает порошок чуть ниже точки кипения (вариант SLS — спекание), либо выше точки кипения (вариант SLM — плавление). По мере остывания образуется твёрдый слой. Процесс повторяется до окончательного формирования объекта, который затем охлаждается в специальной камере.

Этот процесс является дорогостоящим, поскольку основан на применении лазера повышенной мощности. К тому же применение лазера потенциально опасно для коммерческого использования.

Технология электронно-лучевой плавки

Электронное лучевое плавление (EBM — Electron Beam Melting) – метод аддитивного производства, подобный избирательному лазерному спеканию (SLS) и селективной лазерной плавке (SLM). Схожесть обусловлена применением порошка на сборочной платформе 3D-принтера.

Принцип действия технологии — воздействие высокоэнергетическим пучком электронов для затвердевания металла. Слои предварительно накладываются один на другой до полного создания объёкта. Отличительные черты метода — используются материалы исключительно электропроводящие, учитывая применение техники электронного заряда.

Используемые этим видом аддитивного производства материалы ограничиваются в основном титаном и хром-кобальтовыми сплавами. Соответственно, изготовление керамических деталей или полимеров технически невозможно в этом процессе. Примером 3D-принтера является техника «Arcam» от шведского производителя. Процесс дорогостоящий, учитывая высокую стоимость металлического порошка ($350-$450 за 1 кг).

Аддитивное производство ламинированных объектов

Производство ламинированных изделий (LOM — Laminated Object Manufacturing) разработано специалистами «Helisys Inc» (1980 г). Процессом LOM слои пластика или бумаги ламинируют вместе под действием тепла и давления. Затем продукт разрезается до желаемых форм управляемым компьютером лазером или лезвием.

Как правило, информационный файл 3D-модели подаётся на принтер, а устройство LOM использует непрерывный лист материала:

  • пластика,
  • бумаги,
  • металла.

Листы материалов протягиваются через сборочную платформу системой подающих роликов. Когда начинается печать, нагретый ролик пропускается по листу материала на строительной платформе, расплавляет клей и прижимает материал к платформе. Далее управляемый компьютером лазер (лезвие) режет материал по желаемой схеме.

Аддитивное производство песочной печатью

Одним из перспективных методов, разработанных в последнее время для индустрии 3D-печати, является так называемая песочная печать. Методика аддитивного производства отличается экономичностью и эффективностью в различных отраслях — от производства автомобильных деталей, до изготовления разных форм и скульптур.

Читайте также:  Оборудование для обработке алмазов

Песочная технология печати разработана группой немецких инженеров при запуске в 1999 году. Тогда же разработан прототип 3D-принтера для литейных форм и стержней. Техника песочной печати предполагает наличие связующих веществ и клеев, которыми формируются послойные осаждения.

Процесс аналогичен некоторым ранее описанным способам, но отличается отсутствием систем нагрева. Принцип таков:

  1. Слой песка размещается на строительной платформе.
  2. Поперечная балка опускает связывающие вещества в разные места строительной платформы.
  3. Образуются слои, связанные один с другим.

Процесс повторяется до момента, пока 3D модель окончательно не завершена. Технология в основном используются для литья металлических и алюминиевых деталей различного назначения.

Источник

Суть и преимущества аддитивных технологий и производства

Развитие промышленного производства в современном мире не может обойтись без применения новых технологий. Их использование — не модный тренд, а необходимость, так как только так можно обеспечить выпуск относительно дешевой, качественной и надежной продукции. В ряде случаев новые технологии могут внести существенные улучшения даже в традиционное производство. Именно это свойственно для так называемых аддитивных технологий.

Что подразумевается под термином “аддитивные технологии”?

Под аддитивными технологиями понимается процесс изготовления изделий на основе компьютерных 3D-моделей. Построение проиходит послойно, постепенно, из-за чего часто такой процесс называют выращиванием. Это обстоятельство существенно отличает аддитивные технологии от традиционных, которые подразумевали процесс, напоминающий работу скульптора, когда от заготовки отсекали лишний материал или изменяли ее геометрические параматеры.

Использование аддитивных технологий радикально меняет сам процесс производства, так как будущее изделие “выращивается” из расходного материала. При этому процедура построения может быть любой: сверху вниз или снизу вверх. Использование же различных по своим свойствам и составу материалов и соответствующих технологий позволяет получать модели с разными физическими характеристиками и возможностями.

Если попытаться отобразить процесс аддитивного производства, то получится примерно следующая схема:

Полимерные материалы стали первым видом расходника, с которым могло работать первое поколение аддитивных систем. Но со временем новые технологии позволили применять в 3D-принтерах широкую гамму различных материалов: инженерных пластиков, композитных порошков, металлы и сплавы, керамику и песок. Появление новых технологий и материалов позволило расширить и сферы применения аддитивных технологий. Сегодня их применение можно увидеть в аэрокосмической и автомобильной промышленности, электронике и медицине, науке и образовании, а также многих других сферах.

Какими преимуществами обладают аддитивные технологии?

  • Уникальные характеристики получаемой продукции. Послойное выращивание позволяет получить изделие с улучшенными свойствами. В качестве примера можно привести изделия, которые получают на металлических принтерах. По своим характеристикам и качеству такие детали оказались намного лучше, чем их аналоги, создаваемые по традиционным технологим: литья или обработки.
  • Значительная экономия расходных материалов и низкая себестоимость. Традиционные методы производства часто очень затратны, а потери расходных материалов могут достигать 80% и даже больше. В отличие от традиционных технологий аддитивные намного более экономичны, так как программное обеспечение оборудования точно рассчитывает количество потребляемых материалов.
  • Аддитивные технологии позволяют выпускать изделия со сложной геометрией. Традиционные методы, например, литье или штамповка, не позволяют изготавливать очень сложные с точки зрения геометрии изделия. Если нужно получить детали для систем охлаждения с сетчатой конструкцией, то традиционными способами этого не добиться. Зато промышленные принтеры позволяют выращивать модели практически любой степени сложности.
  • Мобильное производство и быстрый обмен данных. Аддитивные технологии используют компьютерные модели будущих изделий, которые можно за короткое время передать не только в разработку, но и переслать коллегам на другом конце мира. Это не требует наличия традиционных чертежей, габаритных моделей и т.п. Производство можно запускать в самые короткие сроки.

На схеме представлены основные различия между традиционным и аддитивным производством:

Технологии и материалы для аддитивного производства

Аддитивное производство подразумевает разработку CAD-модели на компьютере, а затем ее выращивание на специальном оборудовании — 3D-принтерах. Сегодня такой способ производства рассматривается в качестве инновационного по сравнению с привычными всем традиционными методами.

Какие технологии аддитивного производство существуют сегодня?

  • Послойное выращивание изделия из пластиковой нити, или FDM (Fused deposition modeling). Такой метод принадлежит к числу самых распространненных в сфере 3D-печати. Причем, эту технологию можно встретить на миллионах современных принтеров, включая не только домашние, но и промышленные. Расходными материалами для FDM-принтеров являются различные виды пластиков, особенно ABS. При этом, получаемые изделия могут служить в качестве прототипов, пробных моделей, а также готовых изделий, обладающих гибкостью и высокой прочностью. Среди самых известных производителей принтеров, работающих с пластиками, можно отметить американскую компанию Stratasys.
  • Селективное (выборочное) лазерное сплавление металлических порошков, или SLM (Selective laser melting). Также один из самых популярных методов 3D-печати. Как уже говорилось ранее, такая технология превосходит традиционные и позволяет получить уникальные по своим характеристиками изделия из металла, обладающие также сложной геометрией. Среди крупнейших производителей принтеров такого типа можно отметить немецкие фирмы SLM Solutions и Realizer.
  • Селективное (выборочное) лазерное спекание полимерных порошков, или SLS (Selective laser sintering). Метод помогает изготавливать модели, обладающие разнообразными физическими характеристиками: повышенной прочностью, гибкостью, термостойкостью и др. Одним из лучших производителей принтеров на основе такой технологии является американская компания 3D Systems.
  • Лазерная стереолитография, или SLA (Stereolithography). В процессе обработки фотополимеров лазером исходный материал отвердевает, что позволяет получить очень детальные и высококачественные изделия с самыми разными свойствами. Лидером в данной нише принтеров является американская компания 3D Systems.

Кроме вышеупомянутых можно также отдельно рассмотреть несколько методик, разработанных для быстрого прототипирования. В данном случае речь идет о технологиях 3D-печати, которые служат для создания различных мастер-моделей и образцов.

  • Многоструйное моделирование, или MJM (Multi-jet Modeling). Для данной технологии расходными материалами служат фотополимеры и воск. С помощью этого метода можно получить мастер-модели и прототипы. Технология широко применяется в принтерах линейки ProJet, поставляемых компанией 3D Systems.
  • Отвердевание жидкого полимера под воздействием УФ-излучения, или PolyJet. Данный метод также является эффективным способом получения мастер-моделей и прототипов. Он используется в принтерах Objet американской фирмы Stratasys.
  • Послойное распределение клеящего вещества, или CJP (Color jet printing). Технология использует в качестве расходника порошковый гипсовый материал и задействована в принтерах линейки ProJet x60 компании 3D Systems. С помощью этого метода можно получать полноцветные модели и прототипы, а также дизайнерские изделия, сувениры и архитектурные макеты.

Развитие аддитивных технологий в России

В России также все активнее применяют в производстве и научных исследованиях аддитивные технологии. Многие уже на практике убедились, что такое оборудование при правильном его применении помогает добиться высоких результатом, снизить себестоимость продукции без потери качества и решать более сложные проблемы.

Видеообзор

Источник