Объемная печать, проявившаяся в конце прошлого столетия, быстро эволюционировала и вышла на новый уровень – аддитивное производство. Создание изделий осуществляется по компьютерному файлу, 3D-объект. Изображение виртуально нарезается на тончайшие слои и транслируется в систему, отвечающую за построение модели.
Основные виды аддитивных технологий
3D-печать стала инновационным прорывом и настоящим мировым трендом, проникшим в ключевые области хозяйственной деятельности. Что представляют из себя аддитивные технологии? Процесс «выращивания» реальных предметов заключается в послойном формировании поверхности детали из различных материалов.
Существует 7 методов, помогающих печатать отдельные элементы или конечные объекты в объеме:
• УФ-отверждение;
• струйное напыление;
• сплавление;
• экструзия;
• ламинирование.
Принцип действия 3D-оборудования базируется на выстраивании тончайших горизонтальных слоев, формирующих поверхность трехмерных моделей, полученных из программ автоматизированного проектирования либо посредством специальных сканеров. Цифровые аддитивные технологии задействуют при подготовке прототипов, макетов, инструментов, деталей и предметов конечного предназначения. Методики внедряют в процесс создания композитных изделий.
В зависимости от задач изготавливаемой модели и ее ожидаемых технических характеристик используют следующие технологии аддитивного производства:
• SLA –стереолитография, базирующаяся на послойном отвердевании жидкого фотополимера за счет облучения лазером;
• SLS – селективное лазерное спекание частиц порошка под воздействием лазерного луча;
• SLM/DMP – селективное плавление иттербиевым лазером различных металлов, подаваемых на рабочую платформу в форме порошкообразной массы;
• FDM – наплавление пластиковой нити или гранулированного сырья;
• MJP – многоструйное моделирование из фотополимерного или воскового состава;
• CJP – полноцветная трехмерная печать посредством склеивания гипсового порошка;
• DMT – лазерная коаксильная налавка.
Преимущества аддитивных технологий
Инновационные разработки обеспечивают вариативность, обуславливающую быстроту выпуска кастомизированных изделий либо сложных деталей, которые невозможно изготовить традиционными способами.
Неповторимые особенности 3D-аддитивных технологий гарантируют конкурентные выгоды:
• уменьшение сроков налаживания производства товара и снижение его себестоимости из-за отсутствия потребности в специфической оснастке;
• рациональность мелкосерийных партий;
• возможность быстрого осуществления корректировок проекта;
• оптимизация моделей в ходе производства;
• безубыточное изготовление кастомизированной продукции;
• минимизирование отходов;
• упрощение логистики, уменьшение цепочек поставок, сокращение запасов на складе;
• индивидуализация дизайна.
Направления применения аддитивных технологий
Технологический прогресс способствует оперативному и доступному выпуску готовых предметов и специфичных деталей, обладающих заданными свойствами. Наиболее известные области применения аддитивных технологий:
• машиностроение – от создания запчастей до построения прототипов уникальных автомобилей;
• строительство – тестирование архитектурных проектов и оригинальных конструкторских решений, возможность возводить здания в сейсмонеустойчивых зонах;
• медицина – аддитивные технологии изготовления из биосовместимых материалов помогают обеспечивать пациентов протезами, имплантами, костной и хрящевой тканью, стоматологическими коронками и персонализированными слуховыми аппаратами;
• образование – современные наглядные пособия позволяют в деталях изучить предмет, проанализировать его реакцию на различные варианты воздействия;
• сельское хозяйство – разработка и создание высокопроизводительного инструментария, рабочих агрегатов;
• аэрокосмическая отрасль – производство неуязвимых, но легких элементов корпуса, прочных, функциональных деталей и целых механизмов;
• выпуск сувениров и ювелирное дело – 3D-аппаратура позволяет воспроизводить мельчайшие элементы и создавать интересные конфигурации из необычных или драгоценных материалов.
Перспективы использования аддитивных технологий в науке и промышленности
С развитием 3D-индустрии стабильно увеличиваются объемы распечатываемых деталей и готовых объектов. Совершенствование программ, оборудования и разработка новых материалов приводят к снижению себестоимости и сроков производства. Трехмерная печать активно внедряется в переналаживаемые заводские линии, позволяя сократить путь от стадии разработки концепции до выпуска опытного экземпляра.
Изучение гранул и порошков позволило преодолеть ограничения по конфигурации распечатываемых образцов, а внедрение филаментов на основе углеродистого волокна помогло усилить эксплуатационные характеристики. Разработчики систем электронного моделирования и проектирования изучают возможности минимизирования погрешностей и повышения точности производства.