Представители нашей компании были приглашены на радиостанцию «Серебряный дождь», чтобы ответить на популярные вопросы о 3D‑технологиях, поделиться своей экспертизой и развеять популярные мифы. 2 ноября 2022 года руководитель проектов по аддитивным технологиям Виктор Наумов и эксперт по 3D‑сканированию Владислав Шлепкин стали специальными гостями программы «Утро под серебряным дождем» с Андреем Осиповым и Дашей Касьяновой.
3D‑печать стремительно меняет мир вокруг нас: строятся космические ракеты, возводятся жилые дома и целые поселки, создаются человеческие органы. Закономерно, что у широкой аудитории растет интерес к теме трехмерных технологий.
Специалисты iQB Technologies – именно те люди, кто может исчерпывающе ответить на самые каверзные вопросы о 3D, идет ли речь о простом увлечении или о решении серьезных производственных задач. За более 15 лет работы на рынке компания iQB Technologies накопила богатейший опыт внедрения 3D‑технологий, и нам было особенно приятно поделиться им с аудиторией радиостанции федерального значения.
Смотрите полную запись эфира:
Вот некоторые из тем, которые обсуждались во время интервью:
- Что такое 3D‑печать и как она работает
- Как оценить целесообразность применения аддитивных технологий
- Какую прочность и другие свойства обеспечивают 3D‑принтеры
- Для чего применяются 3D‑сканирование и 3D‑моделирование
- Передовые материалы в сложных проектах 3D
- Развитие аддитивного производства в мире
- Сколько стоит 3D‑оборудование
- Обратное проектирование с помощью 3D‑сканера: как восстанавливать и изготавливать детали при отсутствии чертежей
- Сложно ли стать специалистом по аддитивным технологиям
- Как сканировать крупные объекты
Андрей. Дарья Игоревна подкинула нам эту тему несколько дней назад, потому что ее привлек, простите, клюв!
Дарья. Да, случай, когда отловили бедного орла, потерявшего клюв, напечатали ему новый, вставили и отправили летать дальше. И он отлично с ним управился – жил долго и счастливо.
Андрей. Это повергло Дашу в буквальном смысле в шок. Как это? Живому существу!
Дарья. А несколько лет назад меня повергло в шок то, что в одном из столичных ресторанов напечатали кальмара и съели его. И я вообще не могу понять, как это возможно... Оказывается, ушную раковину можно распечатать! Как это работает?
Андрей. Итак, мы будем говорить о технологиях 3D‑печати, где они применяются и что это вообще такое.
Каким образом 3D-печать реализуется? Можно ответить на этот вопрос вкратце, чтобы всем понятно было?
Виктор. 3D‑печать – это additive technology, от слова add – добавлять. Есть два вида технологий: субтрактивные (выборка материала) и аддитивные (добавление материала). В 3D‑принтере определенный вид материала наслаивается на площадку и далее наращивается слой за слоем.
Дарья. А я кое-что знаю о 3D‑печати – как это технологически происходит, потому что я периодически делаю шеллак на ногтях. Поясните, пожалуйста, как это связано?
Виктор. Покрытие, которое может реагировать на ультрафиолет, – это и есть принцип 3D‑печати. Первый 3D‑принтер, который появился в 1986 году, основан на стереолитографии. Не самая бюджетная технология, но при этом качество поверхности наилучшее. И изделия получаются гладкие, практически как конечный элемент. Уже тогда сразу стали применять метод засветки фотополимера при помощи лазера в автомобильной отрасли.
Андрей. Одно из первых активных применений аддитивных процессов, насколько мне известно, это как раз автомобилестроение?
Виктор. Совершенно верно.
Андрей. Мне по моей профессии приходилось бывать в научно-исследовательских центрах и наблюдать, как на 3D‑принтерах изготавливают новые детали и элементы двигателя. Хотелось спросить: почему вы там всё не напечатаете? Возьмите машину, двигатель, и напечатайте. Это же гораздо будет проще, чем гаечки прикручивать, конвейер целый организовали. Мне сказали, что это хорошая штука для того, чтобы испытать деталь, но нельзя серийно наладить такую печать, так как детали будут недолговечными и хрупкими, и плюс ко всему это дорого. Правда ли, что отливка из металла и штамповка гораздо дешевле печати на 3D‑принтере?
Виктор. Не соглашусь. Отливки подразумевают крупную серийность. Если вам нужно что-то отлить из нержавеющей стали, за малую серию заводы не возьмутся. Скорее всего, потому что это им невыгодно ни экономически, ни по временным затратам.
Там используется керамика, а она дорогая, и весь процесс должен быть отлажен. В 3D‑печати всё зависит от серии. Есть ли здесь экономическая целесообразность? Если серия до ста единиц, даже при печати металлом (в зависимости от габарита), если модели помещаются в камеру принтера – то почему нет? Получается гораздо выгодней. При этом вы можете оптимизировать изделие, спроектировать его таким образом, что оно не сможет быть произведено классическим методом, но с помощью 3D-печати будет легче, жестче, прочнее на изгиб, на скручивание. Зависит от того, как вы зададите параметры.
Читайте в блоге статью 3D‑принтер или станок? Сравниваем методы прототипирования в автопроме
Андрей. То есть все-таки это миф: деталь, напечатанная на аддитивной установке, имеет меньшую жесткость по сравнению с литьем или штамповкой?
Виктор. 3D‑печать возможна из различных материалов: титана, алюминия, нержавеющей стали, кобальт-хрома (для медицины). Титан также используется в медицине – для эндопротезов, например. Сейчас это очень популярная тема, потому что создаются индивидуальные элементы для конкретного человека. И важно сказать, что при определенной пористости изделия жесткость будет пригодной. Но об этом лучше скажут инженеры-прочнисты.
Андрей. Можно достичь той или иной прочности, которая необходима? Но, видимо, есть пределы?
Виктор. Однозначно да. Этот важный момент, потому что если изделие используется как конечное, мы должны понимать, какой материал мы применяем, как спекаются слои. Уже есть прочностные характеристики, полученные и по самым бюджетным, и по самым дорогим технологиям. Лучше обратиться к знающему человеку. Бывает, это не целесообразно.
Вот простой пример: я напечатал для себя кронштейн для бумажного полотенца. Я понимаю, что нагрузка минимальна. Я не только проектирую изделие так, чтобы оно было максимально тонким, но еще и задаю внутри пористость. Деталь необязательно должна быть монолитной – я могу задать заполнение, сделать ее полой внутри. И я получаю в итоге 10% от веса детали, которая могла быть монолитной и весить в десять раз больше. Я ничего не потерял, только выиграл.
Андрей. Мне представляется, что 3D‑печать имеет еще одно преимущество. Перед тем как напечатать объект, он полностью моделируется на компьютере. При ошибке в расчетах деталь можно модифицировать с помощью 3D‑моделирования, напечатать и проверить, насколько она работоспособна.
Владислав. Всё верно. И здесь нам часто помогает 3D-сканирование. Также можно самостоятельно по конструкторским чертежам изготовить модель, спроектировать ее под свои задачи и затем напечатать. 3D‑печать может выступать и как самостоятельная технология, когда мы сразу получаем конечное изделие, которое нужно просто подвергнуть постобработке и использовать. Аддитивная технология может быть и частью техпроцесса, когда для крупной серии печатаются не конечные изделия, а литейные мастер-модели или формы.
3D‑сканирование помогает в плане обратного проектирования (реверс-инжиниринга), когда мы изготавливаем прототип изделия. Нам нужно узнать, какого размера это изделие, мы можем получить точную 3D‑модель участка, под который печатается модель, и непосредственно на стадии проектирования посмотреть, попадаем ли мы в размер, будет ли собираться данная деталь.
Дарья. Я хотела спросить про материалы. Понятно, откуда взять бетон для печати домов. А вот что касается уха, например. Или про десерты, напечатанные на 3D‑принтере. Откуда брать материал для таких сложных задач?
Андрей. Есть же тема клонирования клеток, когда выращиваются кожные покровы, а здесь-то как?
Владислав. Обычно какой-нибудь композит применяется, мягкий полимер, а в качестве подложки используется биоразлагаемый компонент. Я пока что не все материалы тестировал, но слышал про комбинации полиамида и желатина. Есть силиконоподобные материалы. Главное подобрать такие, чтобы человеческое тело их не отторгало.
Виктор. Если мы говорим о медицине и биологии, я хотел добавить, что сердце печатали! И оно функционирует. Шприц выдавливает по капельке материалы клеток в специальную жидкость слой за слоем. Жидкость довольно густая, поэтому клетки удерживаются. Потом они связываются. Это долгий процесс, но сердце напечатать можно, это проверено.
Эксперты iQB Technologies рекомендуют статью От воска до металла: обзор основных материалов для 3D‑печати
Андрей. Можно напечатать ювелирные украшения – жемчужины, золото, цепочки?
Виктор. В теории печатать можно практически любым металлом, но это нецелесообразно. Для ювелиров, а также для стоматологов есть специальное направление – технология MJP. Это точечное выдавливание материала.
Дарья. Струйная печать.
Виктор. Процесс примерно такой же. Через дюзы вместо чернил сочится воск. Как вы понимаете, детализация очень высокая, и мы получаем гладкую поверхность. Ювелиры и стоматологи используют 3D-принтеры для производства восковок для последующего литья из золота, серебра и остальных металлов. Они, зная техпроцесс, обращаются к нам для изготовления восковых моделей очень сложной геометрии.
Дарья. Вопрос о международном опыте. Какие страны впереди планеты всей по 3D‑печати? Или мы все примерно одинаково сейчас развиваемся?
Виктор. Очень много оборудования разрабатывается и используется на Западе. В меньшей степени – в РФ, странах СНГ. В Китае и других странах Азии очень живой внутренний рынок. Они разрабатывают технологии, производят, продают и экспортируют разное оборудование, которое мы, в том числе, поставляем. Поэтому мы видим, как все производится, и знаем, что у них есть свой софт, есть практика обмена технологиями. Кто-то печатает из металла, кто-то из фотополимера, и вот им нужно собрать автомобиль. Так как рынок живой, они быстро находят контакты и вместе создают готовый продукт.
Читайте статью Подготовка данных к 3D‑печати: что делать, когда западный софт недоступен
Андрей. Вот мы говорим, что это всё дорого. Давайте разберемся, сколько стоит оборудование?
Виктор. Есть три типа 3D‑принтеров. Персональные: самые дорогие стоят до 1,5 млн рублей. Профессиональные: более точное оборудование, с более крупными камерами построения.
Владислав. И с бòльшим спектром используемых материалов.
Виктор. Их стоимость может достигать 5 млн рублей. И наконец, промышленное оборудование, которое имеет самые крупные камеры построения. Например, для печати песчаных форм. Все крупногабаритные машины, включая те, которые производят конечные элементы из металлов, стоят от 5 млн, и цены могут достигать очень высокого уровня.
Андрей. Предела нет?
Виктор. Предела может не быть, потому что непонятно, какую периферию вы хотите поставить помимо самой аддитивной установки. Механическая обработка, закалка – всё, что необходимо для получения конечного изделия, – будете ли вы это себе ставить либо воспользуетесь услугами на аутсорсе или найдете партнера? Поэтому мы смотрим, считаем. Помогаем нашим клиентам ознакомиться с решениями и понять, насколько они для них целесообразны.
Андрей. Можно ли сказать, что применение аддитивных технологий и 3D‑сканирования – это помощь прежде всего инженерам и конструкторам, потому что они могут исправлять недостатки? И вы упомянули обратное проектирование. Это когда вы отсканировали поломанную деталь, потом спроектировали, и вот она готовая?
Владислав. Да, очень важно это проговорить. Сейчас в ремонтно-конструкторском деле популярный кейс – у предприятий есть возможность произвести деталь, которую достать невозможно, или трудно, или дорого, и на эту деталь нет конструкторской документации.
Для этого мы и используем 3D‑сканирование, получаем 3D‑модель. С помощью различного ПО создаем ее полную параметрическую копию и можем самостоятельно изготовить на нее документацию, чертежи, а затем произвести недостающий или сломанный элемент.
Подробнее в материале 4 задачи реверс-инжиниринга, которые быстро решит 3D‑сканер
И еще одна сфера применения 3D‑сканирования, помимо обратного проектирования, – контроль геометрии, когда мы можем провести дефектовку, то есть сравнить деталь с эталоном. Посмотреть, где у нее отклонения по геометрии, где произошла деформация. И в связи с этим исправить модель во время ее производства или узнать, какая проблема была с инструментом, изготавливающим эту деталь. В автомобильной отрасли, например, мы можем отсканировать часть кузова и увидеть вмятину, которую глазу даже не видно.
Андрей. А сколько стоят 3D‑сканеры?
Владислав. Диапазон цен очень широкий. Купить сканер можно от 20 тысяч до 27 млн рублей и выше. Отличаются они по качеству компоновки, по качеству оптики, по точности. Важно, с какой точностью сканер измеряет объект, потому что есть погрешность измерений, и многие устройства вносятся в Госреестр как средство измерения. Это нужно учитывать.
Андрей. Есть вопросы еще по вашей профессии. Сложно ли этому научиться? Где-нибудь готовят людей, которые занимаются 3D‑сканированием и аддитивным производством?
Владислав. Часто работодатели самостоятельно обучают новоиспеченных инженеров. У них обычно есть сотрудники, которые этим занимаются, и оборудование. В российских вузах это направление также популяризировано, аддитивные технологии в том числе. В основном в машиностроительных и авиационных.
Андрей. Спрашивают: для самолетов можно печатать запчасти? Я знаю, что в авиастроении активно применяются 3D‑технологии. Boeing для многих задач использует 3D‑принтеры.
Владислав. И 3D‑принтеры, и 3D‑сканеры. Сканирование используется для обратного проектирования и для контроля качества при ремонте и обслуживании самолетов.
Виктор. Если мы говорим о крупных объектах, то этим направлением занимается не только 3D‑печать, но и 3D‑сканирование. У нас есть наземные (геодезические) сканеры. Они зачастую используются для измерения таких объектов, как самолеты. Не отдельных частей, а целиком. Или, например, рам больших грузовиков, вагонов. Всё это нужно анализировать, сканировать, тестировать, проверять на дефектовку.
Владислав. Геодезическое оборудование подбирается исходя из задачи. Часто есть труднодоступные места, где человеку находится либо опасно, либо неудобно. Для этого геодезические лазерные сканеры как раз подходят. Есть устройства, которые могут получить геометрию на расстоянии 300 метров вокруг себя. Отсканировав такую зону, мы получаем облако точек в пространстве с определенной погрешностью, которое потом мы загружаем в любое ПО и обрабатываем.
Андрей. Спасибо большое Виктору Наумову, руководителю проектов по направлению «Аддитивные технологии», и Владиславу Шлепкину, эксперту по 3D‑сканированию. Спасибо, что нашли время прийти в нашу студию!
Благодарим радиостанцию «Серебряный дождь» за приглашение и надеемся, что наши эксперты помогли слушателям оценить невероятный потенциал 3D‑индустрии. Мы придаем большое значение популяризации знаний в этой отрасли и всегда готовы помочь в решении ваших производственных задач: оставьте онлайн-заявку на консультацию.
Статья опубликована 13.01.2023 , обновлена 13.01.2023
