Что такое аддитивное производство? Начните с 3D-печати

Начнем с основ

Аддитивное производство (часто называемое быстрым прототипированием или 3D-печатью) — это метод производства, при котором слои материала создаются по одному для создания твердого объекта. Несмотря на то, что существует множество различных технологий аддитивного производства и 3D-печати, в этой статье основное внимание будет уделено общему процессу от проектирования до финальной части.

Независимо от того, является ли конечная часть быстрым прототипом или функциональной частью для конечного использования, общий процесс существенно не меняется. Давайте разбираться.

Как вы проектируете технологичные модели в САПР?

Создание цифровой модели — это первый шаг в процессе аддитивного производства. Наиболее распространенным методом создания цифровой модели является использование автоматизированного проектирования (САПР). Существует широкий спектр бесплатных и профессиональных программ САПР, совместимых с технологиями аддитивного производства. Обратный инжиниринг также можно использовать для создания цифровой модели с помощью 3D-сканирования.

Есть несколько конструктивных соображений, которые необходимо учитывать при разработке цифровых моделей для аддитивного производства. Обычно они сосредоточены на ограничениях геометрии элементов и требованиях к опорным или аварийным отверстиям, и это лишь некоторые из них. Подобные факторы, как правило, зависят от технологии, поэтому важно их освежить.

Что такое преобразование STL и работа с файлами?

Важным этапом процесса аддитивного производства, который отличается от традиционного производства, является требование преобразования модели CAD в файл STL (стереолитография). STL использует треугольники (многоугольники) для описания поверхностей объекта. Руководство по преобразованию модели CAD в файл STL можно найти здесь.

Существует несколько ограничений модели, которые следует учитывать перед преобразованием модели в файл STL, включая физический размер модели, водонепроницаемость и количество полигонов.

После создания файла STL он импортируется в программу-слайсер. Эта программа берет файл STL и преобразует его в G-код, язык программирования с числовым программным управлением (ЧПУ). Он используется в автоматизированном производстве (CAM) для управления автоматизированными станками (включая станки с ЧПУ и 3D-принтеры). Программа слайсера также позволяет дизайнеру настраивать параметры сборки, включая опоры, высоту слоя и ориентацию детали.

Как аддитивные машины производят нестандартные детали?

Машины для аддитивного производства (3D-принтеры) состоят из множества мелких и сложных деталей, поэтому правильное техническое обслуживание и калибровка имеют решающее значение для получения точных отпечатков.

Сырье, используемое в аддитивном производстве, часто имеет ограниченный срок хранения и требует бережного обращения. Хотя некоторые процессы позволяют перерабатывать излишки строительного материала, многократное повторное использование может ухудшить свойства материала, если его не заменять регулярно.

Большинство машин для аддитивного производства не нуждаются в контроле после начала печати. Машина будет следовать автоматизированному процессу, и проблемы обычно возникают только тогда, когда в машине заканчивается материал или возникает ошибка в программном обеспечении. Объяснение того, как каждый из принтеров для аддитивного производства производит детали, можно найти здесь.

Как и когда вы удаляете отпечатки?

Для некоторых технологий аддитивного производства удаление отпечатка так же просто, как отделение напечатанной детали от платформы сборки. Для других более промышленных методов 3D-печати удаление отпечатка является высокотехнологичным процессом, включающим точное извлечение отпечатка, пока он все еще заключен в строительный материал или прикреплен к рабочей пластине.

Эти методы требуют сложных процедур удаления и высококвалифицированных операторов, а также оборудования для обеспечения безопасности и контролируемой среды.

Как работает постобработка для аддитивного производства?

Методы постобработки зависят от технологии принтера. SLA требует, чтобы компонент был отвержден под УФ-излучением перед обработкой, металлические детали часто необходимо снять напряжение в печи, в то время как с деталями FDM можно обращаться сразу. Для технологий, использующих поддержку, это также удаляется на этапе постобработки. Большинство материалов для 3D-печати можно шлифовать, а для подготовки отпечатка к конечному использованию применяются другие методы постобработки, включая галтовку, очистку воздухом под высоким давлением, полировку и окраску.

Часто задаваемые вопросы

Каковы основные технологии аддитивного производства?

В рамках аддитивного производства существует семь технологий. Это полимеризация в ванне, экструзия материала, распыление материала, ламинирование листов, направленное осаждение энергии, распыление связующего и плавление в порошковом слое.

В чем разница между аддитивным производством и 3D-печатью?

Термины «аддитивное производство» и «3D-печать» по большей части взаимозаменяемы. Оба относятся к производственным процессам, в которых детали строятся слой за слоем из проекта САПР.

Являются ли аддитивное производство и быстрое прототипирование одним и тем же процессом?

В то время как аддитивное производство и 3D-печать часто используются взаимозаменяемо, быстрое прототипирование — это связанный, но отдельный процесс. Быстрое прототипирование относится к этапу ускоренного прототипирования при разработке продукта, а аддитивное производство является процессом, поддерживающим эту цель.

В каких отраслях обычно используется аддитивное производство?

Аддитивное производство используется в огромном (и растущем) ряде отраслей, включая аэрокосмическую, робототехнику, бытовую электронику и автомобилестроение. Одна из отраслей, которая получила огромную выгоду от появления и широкого распространения добавок, — это медицинские технологии. Исторически сложилось так, что большинство отраслей, как правило, использовали добавки для прототипирования, но с появлением на рынке более надежных технологий компании обращаются к добавкам для деталей конечного использования, а также для более крупносерийного производства.

Каковы преимущества аддитивного производства?

Аддитивное производство имеет множество уникальных преимуществ. Это гораздо более экономичный способ создания прототипов деталей, чем субтрактивные процессы, и он дает меньше отходов материала. Стоимость входа довольно низкая, и она дешевле для меньших и более быстрых для производственных циклов. Аддитивное производство особенно полезно, если вам нужно воссоздать устаревшие детали, которые вы хотите оптимизировать.

Какие материалы обычно используются в аддитивном производстве?

Аддитивное производство позволяет создавать нестандартные детали с использованием полимеров, металлов и, в некоторых случаях, керамики. Наиболее распространенным материалом, который вы увидите в аддитивном производстве, является пластик, особенно для прототипирования.