Моделирование методом послойного наплавления (FDM) | Стереолитография (SLA/DLP/LCD) | Селективное лазерное спекание (SLS) | Селективное лазерное плавление (SLM) | Послойное склеивание композитного порошка связующим веществом (Binder Jetting) | Многоструйная печать (MJP) | Полноцветная струйная печать (CJP) | Заключение
Изготовить мастер-модель для литья, прототип или готовое изделие из высокопрочного сплава? 3D-печать на производстве может решать широкий круг задач, позволяя в несколько раз сократить временные и материальные затраты.
В этом посте мы решили сделать системный обзор аддитивных технологий, которые используются в предлагаемых нашей компанией решениях.
Моделирование методом послойного наплавления
Оригинальные наименования: FDM (Fused Deposition Modeling) / FFF (Fused Filament Fabrication).
Принцип действия: послойная экструзия (выдавливание) расплавленного пластикового материала. Экструдер (печатающая головка) перемещается снизу вверх по осям X и Y, по оси Z движется рабочая платформа.
Сферы применения: изготовление прототипов и функциональных изделий.
Отрасли: автомобилестроение, авиакосмическая индустрия, машиностроение, судостроение, бытовые товары и техника, строительство и архитектура, медицина, наука и образование, промышленный дизайн.
Главные преимущества:
- высокая производительность;
- возможность изготавливать крупногабаритные изделия;
- относительно небольшая стоимость оборудования и расходных материалов.
Особенности: наиболее доступная и популярная аддитивная технология; ассортимент материалов (пластиков и композитов) очень разнообразен и позволяет выбрать наиболее подходящие для решаемых задач по физико-механическим свойствам материалы – ABS, PLA, PETG, поликарбонаты, полиамиды, полистирол, полиэтилен и многие другие. Расходные материалы доступны в виде филаментов (нитей) или гранул. 3D-принтеры, использующие гранулы (этот метод печати называется FGF Fused Granular Fabrication), позволяют значительно снизить затраты на материалы и повысить производительность.
Минусы технологии:
- наибольшая среди всех аддитивных технологий степень шероховатости поверхности (качество зависит от диаметра сопла и от материалов);
- риск растекания пластика;
- повышенная чувствительность к перепадам температур.
Тип оборудования: промышленные/профессиональные 3D-принтеры.
Модельный ряд:
Подробнее о технологии
История внедрения: FDM-печать для нужд военно-морского флота
Стереолитография
Оригинальные наименования: Stereolithography Apparatus (SLA) / Digital Light Processing (DLP) / Liquid Crystal Display (LCD).
Принцип действия: послойное выращивание моделей из жидкого фотополимера, который засвечивается и затвердевает под лазерным лучом (SLA), ультрафиолетовым проектором с использованием микрозеркал (DLP) либо УФ-матрицей через маску ЖК-экрана (LCD). Лазерные принтеры дороже, надежнее и способны обеспечивать более высокую точность и качество печати. В свою очередь, DLP- и LCD-машины более доступны, быстры в работе, компактны и подходят для решения задач в профессиональной или потребительской сфере.
Сферы применения: создание прототипов, приспособлений и оснастки, литье по выжигаемым моделям, макетирование.
Отрасли: авиакосмическая промышленность, автомобилестроение, приборостроение, ювелирное дело, медицина, наука, дизайн и искусство.
Главные преимущества:
- быстродействие 3D-принтеров;
- высокая точность и прочность, а также идеальное качество поверхности изделий;
- возможность построения моделей сложной формы и структуры;
- большой объем рабочей камеры (у 3D-принтера ProtoFab SLA2400 – 2400 × 800 × 800 мм);
- выращенный прототип можно использовать как готовое изделие.
Особенности: не требуется специальная оснастка и промежуточные этапы обработки; несложная постобработка, с том числе промывка полученной модели и ее дополнительное отверждение в УФ-камере.
Минусы технологии:
- значительные первоначальные инвестиции (SLA);
- особые требования к помещению и условиям эксплуатации и необходимость в обучении технического специалиста (промышленная SLA-печать);
- быстрая изнашиваемость LCD-экранов и громоздкость DLP-проекторов.
Тип оборудования: промышленные/профессиональные 3D-принтеры.
Модельный ряд SLA: DLP:LCD:
- Wiiboox
- Sharebot
- высокая скорость печати;
- возможность создавать изделия сложнейших форм и фактур;
- отличные механические характеристики напечатанных моделей;
- большой размер камеры построения.
- высокая стоимость материалов и оборудования;
- необходимость обработки шероховатых или пористых поверхностей напечатанных на 3D-принтере изделий;
- особые требования к помещению и условиям эксплуатации.
- ProtoFab
- Kings 3D
- Sharebot
- высокая точность, плотность и повторяемость изделий;
- возможность печати уникальных сложнопрофильных объектов, в том числе мельчайших деталей и изделий с внутренними полостями;
- уменьшение массы изделий;
- экономия материала;
- сокращение цикла НИОКР.
- большие первоначальные вложения;
- особые требования к помещению и условиям эксплуатации;
- сложность в интеграции 3D-решений в традиционные технологические процессы.
- изготовление промышленных изделий с уникальной сложной геометрией, в том числе крупногабаритных;
- быстрое и экономичное производство высокоточных литейных форм;
- возможность полноцветной печати (путем добавления красителя в связующее вещество);
- качество печати выше, чем у FDM-принтеров;
- в отличие от большинства других аддитивных технологий, Binder Jetting не требует генерации поддержек.
- невысокая прочность напечатанных моделей;
- усадка в процессе печати;
- ограниченный выбор материалов.
- высокая скорость печати;
- исключительная детализация и точность построения;
- разнообразие модельных материалов;
- простота эксплуатации аддитивных установок.
- ограниченный ассортимент расходных материалов;
- модели уязвимы к солнечному свету.
- широкая цветопередача;
- доступность;
- высокая скорость печати (в 5-10 раз быстрее по сравнению с другими технологиями);
- низкая себестоимость;
- безотходное использование материала.
- хрупкость изделий из гипса;
- необходимость постобработки.
История внедрения: Концепт-кар по технологии SLA – как это делают в Китае
Селективное лазерное спекание
Оригинальное наименование: Selective Laser Sintering (SLS).
Принцип действия: точечное спекание пластиковых порошков с разными компонентами лазерным лучом.
Сферы применения: функциональное прототипирование, мелкосерийное производство, литье по выплавляемым моделям.
Отрасли: машиностроение, авиакосмическая промышленность, литейное производство, строительство, архитектура.
Главные преимущества:
Особенности: отсутствие поддержек; может требоваться финишная шлифовка или полировка.
Минусы технологии:
Тип оборудования: промышленные/профессиональные 3D-принтеры.
Модельный ряд:
Новейший гид по промышленной SLS-печати
История внедрения: Как сократить срок изготовления деталей в 6 раз, используя селективное лазерное спекание
Селективное лазерное плавление
Оригинальные наименования: Selective Laser Melting (SLM), Direct Metal Laser Sintering (DMLS), Direct Metal Printing (DMP) и др.
Принцип действия: последовательное послойное расплавление металлического порошкового материала посредством мощного лазерного излучения.
Сферы применения: изготовление компонентов узлов и агрегатов, геометрически сложных конструкций, прототипов, деталей пресс-форм, ювелирных и стоматологических изделий и др.
Отрасли: машиностроение, авиакосмическая индустрия, энергетика, нефтегазовая промышленность, металлообработка, медицина, ювелирное дело, наука.
Главные преимущества:
Особенности: требуется минимальная механическая обработка, нет необходимости использовать дорогостоящую оснастку; топологическая оптимизация позволяет управлять физико-механическими свойствами изделий, которые могут превосходить результаты, доступные традиционным технологиям.
Минусы технологии:
Тип оборудования: промышленные 3D-принтеры.
Модельный ряд:
История внедрения: SLM-технология бьет рекорды: напечатан самый большой ракетный двигатель
Послойное склеивание композитного порошка связующим веществом
Оригинальные наименования: Binder Jetting / DoP (Drop on Powder).
Принцип действия: технология заключается в послойном склеивании композитного порошка связующим веществом (как правило, на основе гипса или кварцевого песка). В качестве расходных материалов могут использоваться песок, гипс, полимеры, металлы, керамика. В камере построения 3D-принтера рекоутер разравнивает порошок до образования тонкого слоя, после чего печатающая головка наносит на слой связующее вещество. Затем порошок наносится повторно, и процесс повторяется.
Сферы применения: создание сложных форм (например, из силикатного песка) для последующего литья металлов.
Отрасли: машиностроение, автомобилестроение, судостроение, наука и образование.
Главные преимущества:
Особенности: напечатанные песчаные формы не нуждаются в обжиге, их можно сразу использовать для литья.
Минусы технологии:
Тип оборудования: промышленные 3D-принтеры.
Модельный ряд:
Подробнее о технологии
Многоструйная печать
Оригинальное наименование: MultiJet Printing (MJP).
Принцип действия: послойное построение изделий из восковых или фотополимерных материалов.
Сферы применения: создание прототипов, оснастки, моделей для испытаний, проверки на собираемость или утверждения дизайна; литье по выплавляемым и выжигаемым моделям.
Отрасли: литейное производство, автомобилестроение, ювелирное дело, медицина, производство потребительских товаров.
Главные преимущества:
Особенности: наличие поддержек.
Минусы технологии:
Тип оборудования: профессиональные 3D-принтеры.
Модельный ряд:
Хотите заказать услугу 3D-печати воском? Тестовая печать бесплатно! Оставьте онлайн-заявку прямо сейчас
История внедрения: как сократить цикл проектирования и снизить себестоимость производства с помощью 3D-печати
Полноцветная струйная 3D-печать
Оригинальное наименование: ColorJet Printing (CJP).
Принцип действия: послойное склеивание гипсового порошка специальным клеящим составом.
Сферы применения: прототипирование, мелкосерийное производство.
Отрасли: промышленное производство, архитектура, изготовление сувенирной продукции, производство потребительских товаров, тары и упаковки.
Главные преимущества:
Особенности: отсутствие поддержек.
Минусы технологии:
Тип оборудования: профессиональные 3D-принтеры.
Закажите услугу 3D-печати гипсом!
История внедрения: 3D-печать поможет завершить строительство собора Саграда-Фамилия
Заключение
Технологии 3D-печати продолжают стремительно развиваться и становятся доступнее буквально на наших глазах. Разрабатываются новые материалы, улучшается производительность, надежность и удобство принтеров. Эти и многие другие преимущества позволят постепенно минимизировать недостатки 3D-технологий, в первую очередь высокую стоимость расходных материалов и оборудования. Аддитивные методы будут все глубже внедряться в производственный цикл классических производств, значительно экономя время и средства. Всё это позволит предприятиям задействовать совершенно новые, гораздо более выгодные бизнес-модели.
Как именно 3D-печать поможет вашему предприятию оптимизировать производственный процесс и повысить конкурентоспособность? Закажите консультацию экспертов iQB Technologies. Также доступны такие услуги, как обучение 3D-технологиям, тестовая 3D-печать/3D-сканирование, выезд специалистов на предприятие, диагностика или заказ 3D-оборудования. Звоните: +7 (495) 223-02-06.
Статья опубликована 13.11.2017 , обновлена 13.09.2024
