Integration

Register Login

3D технологии

3D печать и быстрое прототипирование

Аддитивные технологии 3D печати - это инновационный способ послойного получения (выращивания) единичных изделий различного уровня сложности и функционального предназначения из широкого спектра материалов. Данная технология позволяет получить сверхсложные модели из различных материалов на одном устройстве и практически лишена отходов производства в отличие от классических методов субтрактивной обработки заготовок (методом отсечения или вычитания лишнего материала). 3D принтеры имеют различные функциональные возможности в зависимости от позиционирования для различного применения (домашнее использование, начальное и среднее образование, реклама и дизайн, медицина, наука, опытное и промышленное производство), что определяет их цену, сроки производства и требования к уровню обслуживающего персонала.  Самый простой 3D принтер можно даже создать в домашних условиях (из конструктора) или напечать на другом 3D принтере для него необходимые части. Однако, возможности такого устройства 3D печати будет сильно отставать по функциональности от профессиональных систем 3D прототипирования.

 

FDM-Fused Deposition Modeling (пластик)

Данная технология аддитивного производства, широко используемая при создании трехмерных моделей, при прототипировании и в промышленном производстве. Технология FDM подразумевает создание трехмерных объектов за счет нанесения последовательных слоев расплавленного полимерного материала, повторяющих контуры цифровой модели. Как правило, в качестве материалов для печати выступают термопластики, поставляемые в виде катушек нитей или прутков.

Изделие, или «модель», производится выдавливанием («экструзией») и нанесением микрокапель расплавленного термопластика с формированием последовательных слоев, застывающих сразу после экструдирования. Пластиковая нить разматывается с катушки и подается в экструдер – устройство, оснащенное механическим приводом для подачи нити, нагревательным элементом для ее плавления и соплом, через которое осуществляется экструзия. Экструдер перемещается в горизонтальной и вертикальной плоскостях под контролем алгоритмов, аналогичных используемым в станках с числовым программным управлением. Сопло перемещается по траектории, заданной системой автоматизированного проектирования (САПР / CAD). Модель строится слой за слоем, снизу вверх. Как правило, экструдер (также называемый «печатной головкой») приводится в движение пошаговыми моторами или сервоприводами. Наиболее популярной системой координат, применяемой в FDM, является Декартова система, построенная на прямоугольном трехмерном пространстве с осями X, Y и Z.

Технология FDM отличается высокой гибкостью, но имеет определенные ограничения. Хотя создание нависающих структур возможно при небольших углах наклона, в случае с большими углами необходимо использование поддерживающих структур, как правило, создающихся в процессе печати и отделяемых от модели по завершении процесса.

В качестве расходных материалов доступны всевозможные термопластики и композиты, включая ABS, PLA, поликарбонаты, полиамиды, полистирол, лигнин и многие другие. Как правило, различные материалы предоставляют выбор баланса между определенными прочностными и температурными характеристиками.

Моделирование методом послойного наплавления (FDM) применяется для быстрого прототипирования и быстрого производства. Быстрое прототипирование облегчает повторное тестирование с последовательной, пошаговой модернизацией объекта. Быстрое производство служит в качестве недорогой альтернативы стандартным методам при создании мелкосерийных партий. Среди используемых материалов числятся ABS, полифенилсульфон, поликарбонат и полиэфиримид. Эти материалы ценятся за термостойкость. Некоторые варианты полиэфиримида, в частности, обладают высокой огнеупорностью, что делает их пригодными для использования в аэрокосмической отрасли.

FDM является одним из наименее дорогих методов печати, что обеспечивает растущую популярность бытовых принтеров, основанных на этой технологии. В быту 3D-принтеры, работающие по технологии FDM, могут применяться для создания самых разных объектов целевого назначения, игрушек, украшений и сувениров.

Предлагаемое оборудование: настольные 3d принтеры MakerBot

SLA - стереолитография (фотополимер)

Стереолитография (SLA или SL) – технология аддитивного производства моделей, прототипов и готовых изделий из жидких фотополимерных смол. Отвердевание смолы происходит за счет облучения ультрафиолетовым лазером или другим схожим источником энергии. Метод основан на облучении жидкой фотополимерной смолы лазером для создания твердых физических моделей. Построение модели производится слой за слоем. Каждый слой вычерчивается лазером согласно данным, заложенным в трехмерной цифровой модели. Облучение лазером приводит к полимеризации (т.е. затвердеванию) материала в точках соприкосновения с лучом.

По завершении построения контура рабочая платформа погружается в емкость с жидкой смолой на дистанцию, равную толщине одного слоя – как правило, от 0,05мм до 0,15мм. После выравнивания поверхности жидкого материала начинается процесс построения следующего слоя. Цикл повторяется до построения полной модели. После завершения 3d печати, изделия промываются для удаления остаточного материала и, при необходимости, подвергаются обработке в ультрафиолетовой печи до полного затвердевания фотополимера.

Главным преимуществом стереолитографии можно считать высокую точность печати. Существующая технология позволяет наносить слои толщиной 15 микрон, что в несколько раз меньше толщины человеческого волоса. Точность изготовления достаточно высока для применения в производстве прототипов стоматологических протезов и ювелирных изделий. Скорость печати относительно высока, если учитывать высокое разрешение подобных устройств: время построения одной модели может составлять лишь нескольких часов, но в итоге зависит от размера модели и количества лазерных головок, используемых устройством одновременно. Относительно небольшие настольные устройства могут иметь область построения от 50 до 150мм в одном измерении. В то же время существуют промышленные установки, способные печатать крупногабаритные модели, где изделия измеряются уже в метрах. Готовые изделия могут обладать различными механическими свойствами в зависимости от заложенных характеристик фотополимера: существуют имитаторы твердых термопластиков, резины и других материалов. Стереолитография позволяет создавать детали высокой сложности, но зачастую имеет высокую стоимость за счет относительно высокой цены расходных материалов.

Предлагаемое оборудование: профессиональные 3d принтеры EnvisionTEC

SLA (керамика)

Технология 3d печати изделий из керамики по способу отверждения слоев при печати относится к стереолитографии. В основе технологии 3d печати керамических изделий лежит метод послойного отверждения УФ лазером специальной керамической пасты - смеси фотополимера с керамическим порошком. После того как деталь построена, она очищается от остатков неполимеризованной пасты и промывается в специальном сольвенте. После 3d печати деталь должна пройти этап выжигания фотополимера, который фактический выступает в роли временного связующего.

Выжигание происходит в печи при температуре ~600 С. Когда фотополимер удален деталь снова погружается в печь для осуществления процесса спекание керамики, который происходит при температуре до  1.750 C в зависимости от материала. Несмотря на то, что технология позволяет получать достаточно хорошее качество поверхности (шероховатость Ra 1…2 мкм), на всех промежуточных этапах деталь может быть подвергнута механической обработке.

Плюсы:

  • оперативное изготовление деталей из керамики
  • соответствие свойств изделий характеристикам керамических материалов (чистота 99.2% - 99.4%)
  • отсутствие необходимости изготовления оснастки

Минусы:

  • технология предусматривает усадку, которую необходимо компенсировать при подготовке файла
  • толщина стенок изделий не может превышать 4 мм
  • достижимая геометрическая точность до +/-1%

Предлагаемое оборудование: промышленные 3d принтеры CERAMAKER

LaserCUSING - Selective laser melting (металл)

Технология послойного селективного лазерного плавления металлических порошков LaserCUSING® используется для аддитивного производства деталей сложной конструкции и занимает особое место в металлообработке, благодаря возможности безотходного изготовления без металлорежущих инструментов опытно-конструкторских образцов или серийных изделий из широкого спектра реактивных и нереактивных металлических порошков, в том числе российского производства.

Принцип работы систем аддитивного производства Concept Laser заключается в выборочном плавлении тонкого слоя металлического порошка лучом лазера в соответствии с геометрией сечения детали, соответствующей каждому слою порошка. Запатентованная уникальная технология «стохастического» перемещения лазерного луча в процессе плавления позволяет уменьшить внутренние напряжения металла в готовом изделии и изготавливать детали больших размеров.

Благодаря высокому качеству поверхности и прочности изготавливаемых деталей, а также открытости систем аддитивного производства Concept Laser к применению металлических порошков любых производителей, они активно используются в ракетно-космической, авиационной и автомобильной промышленности, энергетике, электротехнике, транспортном машиностроении и медицине, где к качеству изделий предъявляются особые требования.

Основные преимущества аддитивной технологии LaserCUSING®:

  • Изготовление сложных металлических деталей с требуемыми характеристиками из сертифицированных промышленных материалов
  • Безотходное производство
  • Сокращение времени и финансовых затрат на выполнение НИОКР и серийное производство
  • Повышение эффективности и автоматизации производства

Минусы:

  • Использование металлических порошков сферической формы с ограничениями по размеру частиц, фракции от 20 до 80 мкм.

Предлагаемое оборудование: промышленные системы аддитивного производства Concept Laser

 

 

3D-сканер — это инновационное устройство, предназначенное для быстрого анализа геометрических параметров физического объекта и создания его точной компьютерной 3D-модели. Современные трехмерные сканеры способны всего за несколько минут произвести оцифровку любого предмета с точностью до 20-50 микрон.

Они могут быть использованы для решения широкого круга задач во многих областях промышленности, науки, медицины и искусства. В частности, с помощью 3D-сканеров успешно решают задачи реверс-инжиниринга, контроля качества, сохранения культурного наследия, используются в музейном деле, в медицине, дизайне, проектировании, архитектуре, ювелирном производстве. Трехмерные сканеры позволяют упростить и улучшить ручной труд, а порой даже выполнить задачи, которые ранее казались невозможными.

Как правило, 3D-сканер представляет собой небольшое электронное устройство, ручное (весом до 2 кг) или стационарное, которое использует в качестве подсветки лазер, лампу или светодиоды. Существуют модели 3D-сканеров, предназначенные для сканирования объектов различных типов и размеров, будь то ювелирные изделия, детали машин, лица людей или здания. Точность получаемых моделей варьируется от десятков до сотен микрон. Возможно сканирование с передачей цвета и текстуры объекта или только формы.

Предлагаемое оборудование:

Лазерные 3d сканеры MakerBot

Оптические 3d сканеры AGE Solutions для цифровой стоматологии, сурдологии и ювелирного производства

Профессиональные оптические 3d сканеры SMARTTECH 3D для сканирования археологических и промышленных объектов, контроля геометрии и реверс-инжиниринга

Обновлено 06.06.2016 13:00

Просмотров: 1559