Аддитивные технологии
Аддитивные технологии (AM) применяются при послойном наращивании и синтезе изделий. Объект формируется на специальной основе и по завершение процесса полностью готов к эксплуатации.
Что такое аддитивные лазерные технологии (LAM)?
При этом методе построения объекта заготовка не деформируется. Изделие выстраивается из расходного материала в соответствии с заданными на компьютере или посредством встроенного в устройство ПО параметрами. К АМ относятся 3D-принтеры. Для моделирования применяется специальное программное обеспечение. В зависимости от выбранного метода, объект строится снизу вверху или сверху вниз. Ряд технологий подразумевает использование материала поддержки.
Применение аддитивных технологий
Аддитивные технологии 3d моделирования применяются при производстве бытовых изделий, медицинских инструментов, запчастей для автомобилей и другой продукции. АМ делает процесс разработки любой продукции проще и быстрее. Трехмерная визуализация проектов с помощью печати помогает быстро просчитать вероятность создания дефектных изделий. Области применения аддитивных лазерных высокоточных технологий:
- строительство домов (производство панелей, материалов для декоративной отделки);
- создание прототипов автомобилей, поездов, спецтехники;
- производство сувениров (фигурок, кружек, наборов посуды, игрушек);
- изготовление рекламных щитков, вывесок;
- выпуск обуви, одежды;
- производство запасных деталей для смартфонов, компьютеров, крупной бытовой техники.
В медицине 3D-печать используют для получения искусственной человеческой кожи, биосовместимой хрящевой ткани, стоматологических имплантов, изучения влияния лекарств на опухоли, печати органов, подверженных онкологии. Специализированные принтеры позволяют изготавливать ортопедические протезы, слуховые аппараты, капсулы для препаратов.
Аддитивные 3D технологии и материалы
Существует несколько методик, относящихся к AM. Они отличаются расходными материалами, скоростью получения изделий, качеством прототипа. Сырьем для трехмерной печати служат инженерные пластики, металлы, керамика, песок, порошки и разные полимеры. Виды аддитивных технологий:
- Послойное выращивание объекта из пластиковой нити (FDM Fused deposition modeling). Это самый распространенный метод в области 3D-печати. Технология встречается на домашних и промышленных принтерах. Расходные материалы для FDM – разные виды пластиков. В основном применяют ABS, PLA, но для изделий, которые будут эксплуатироваться в неблагоприятных условиях, используют HIPS. Послойное выращивание применяют для создания тестовых моделей и продукции для продажи.
- Селективное (выборочное) лазерное сплавление металлических порошков (SLM Selective laser melting). Этот метод позволяет получать прототипы из металла с уникальными свойствами. Ещё один плюс селективного сплавления – возможность изготовления продукции со сложной геометрией. SLM оборудование тоже часто встречается у любителей 3D-печати и на предприятиях.
- Селективное (выборочное) лазерное спекание полимерных порошков (SLS Selective laser sintering). С его помощью можно получать объекты, отличающиеся разными физическими свойствами. Например, высокой термостойкостью и гибкостью. При спекании порошок наносится на платформу, а лазер формирует объект в соответствии с заданной программой.
- Лазерная стереолитография (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.
Перечисленные методики чаще других используются для производства изделий. Но также аддитивные технологии 3d моделирования включают методики для быстрого моделирования. Их используют на производстве для создания пробных рабочих образцов техники или мастер-моделей. К этим технологиям относят:
- Послойное распределение клеящего вещества (CJP Color jet printing). Заготовки по этому методу изготавливаются из гипсового материала. CJP подходит для создания цветных моделей. Эту технологию часто применяют для создания дизайнерских и архитектурных макетов, сувениров, украшений.
- Отвердевание жидкого полимера под воздействием УФ-излучения (PolyJet). Главное преимущество этого метода в сравнении с другими – высокое качество поверхности. Для построения объекта используется 2 типа материала: модели и поддержки. Когда работа завершена, материал поддержки удаляется в камере промывки. Полученные изделия можно склеивать между собой.
- Многоструйное моделирование (MJM Multi-jet Modeling). Оборудование, поддерживающее этот метод, работает с воском и фотополимерами. С помощью MJM создаются модели для литья в силикон, восковики.
Рынок АМ-установок состоит из 3 сегментов. К первому относятся недорогие 3D-принтеры, которые используются в офисной среде для создания концептуальных макетов. Оборудования второго сегмента позволяет создавать прототипы с разной степенью проработки и функциональности. В условиях промышленного производства используют премиум-установки, способные работать с металлами, керамикой, полимерами. Последние модели таких устройств даже способны изготавливать крупногабаритные детали.
Преимущества
Один из главных плюсов технологии аддитивного производства – снижение расхода материала. Для изготовления объектов применяются специальные полимеры в виде порошка или нитей. Они плавятся под действием лазера, а затем отвердевают. По завершении процесса получается готовое к эксплуатации изделие. Какие-либо отходы производства отсутствуют. Оператору не придётся дополнительно «подгонять» объект под заданные параметры. Другие достоинства технологий аддитивного производства:
- Повышение качества готовых изделий. Объекты изготавливают послойно без лишних соединительных узлов и элементов, и в итоге приобретают более высокую прочность, износостойкость в сравнении с заготовками, полученными с помощью литья или механической обработки материалов.
- Изготовление геометрически сложных моделей за 1 день и значительное снижение производственных затрат. Например, охладительные системы на основе сетчатых конструкций можно получить только подобным способом.
- Быстрое прототипирование и запуск образцов в производство. Благодаря компьютерному моделированию и быстрой передаче данных любой проект можно быстро реализовать. Процесс трехмерной печати полностью безопасен, поэтому для производства тестовых образцов не потребуется разрешение вышестоящих органов.
- Сокращение расходов на логистику. Складские запасы уменьшатся, т.к. не нужно хранить много ресурсов.
Компания «ЛЛС» может помочь с решением задачи и подбором компонентов для аддитивного производства.
