Понимание технологии и процессов аддитивного производства

Читать эту статью на немецком языке:Deutsch (немецкий)

Если вы читаете это, вы, вероятно, уже знаете, что такое 3D-принтер (если нет, то прочитайте эту статью о 3D-печати и литье под давлением). Но понимаете ли вы разницу между огромным количеством процессов, технологий и приложений аддитивного производства?

Для начала приведем три простых способа классификации различных технологий аддитивного производства:

1. Расплавленные тела

Существует целый ряд технологий аддитивного производства, которые основаны на плавлении материала и выдавливании его из сопла или какого-либо концевого эффектора. Эти аддитивные технологии, по сути, воссоздают «полный» материал (например, из катушки) в новую форму путем плавления и наслоения в новую форму.

2. Отвердевающие жидкости

Возможно, вы этого не предвидели, но да, существует процесс технологии аддитивного производства, полностью обратный плавлению твердых тел. Эти 3D-принтеры, как правило, основанные на светочувствительных смолах или полимерах, обычно работают, применяя лазер или проекцию для затвердевания тонкой пленки смолы в твердый объект.

3. Сплавляющие порошки

Возможно, наиболее широко известный технологический формат, порошковая плавка работает именно так, как следует из названия. Материал, с которым вы работаете, представляет собой порошок в его «сыром» формате и сплавляется либо с помощью связующего вещества, либо путем плавления материала с помощью источника тепла.

Разобравшись с несколькими различными способами аддитивного производства, давайте углубимся в конкретные процессы аддитивного производства.

Аддитивные производственные процессы

FFF:изготовление плавленых нитей

Скорее всего, когда кто-то говорит о 3D-печати, вы думаете об этой аддитивной технологии. Это, пожалуй, самая распространенная аддитивная технология из бума настольных машин, начавшегося примерно в 2010 году. Машины FFF производят продукты с катушкой пластика, которая проходит через экструдер с горячим концом, который плавит пластик до жидкой формы, которая затем выкладывается в виде рисунка. это один срез объекта. Возможно, вы знаете о FFF благодаря производителям оборудования для аддитивного производства, таким как Ultimaker.

Приложения FFF

FFF — это фантастическая рабочая лошадка, аддитивная производственная технология для прототипирования, создания основных продуктов, быстрого тестирования идей и общих рабочих процессов. Конечно, FFF также можно использовать с большей «постоянностью» для производства продуктов. FFF — это надежная технология для аддитивного производства, в которой почти не бывает ошибок, минимальное время простоя и в целом качественные объекты. Это ограничено главным образом разрешением печати, что создаст компромисс между точностью и скоростью. Детали FFF также требуют некоторой постобработки для отделки, а линии хребта обычно необходимо удалить для покраски.

SLA и DLP — селективная лазерная аддитивная и цифровая обработка света

Возможно, это второй по популярности/известности процесс 3D-печати после FFF. Эта аддитивная технология также выиграла от бума в компаниях, начавшегося примерно в 2010 году. затвердеть смолу на месте. DLP отличается от SLA тем, что проецирует весь слой изображения с помощью проектора, а не лазера. Возможно, DLP быстрее, так как весь слой проецируется сразу вместо использования лазера для трассировки, но опять же есть компромиссы, обычно связанные с отделкой поверхности. Вы, скорее всего, знаете о SLA-печати через такие компании, как FormLabs.

Приложения SLA и DLP

Доступно множество вариантов смолы, большинство из которых имитируют свойства пластика. Преимущества SLA по сравнению с FFF, как правило, заключаются в точности и чистоте поверхности, поэтому, если вы печатаете объекты с большим количеством мелких деталей, SLA подойдет вам лучше. Однако процесс SLA требует большего от вас как от конечного пользователя, требуя дополнительных шагов после завершения печати, чтобы деталь была готова. SLA также может печатать большие детали и используется в масштабе. Возможно, вы помните обувь Adidas Futurecraft 4D с подошвой, напечатанной на 3D-принтере, которая была создана с помощью технологии SLA от Carbon.

MJF — многоструйный синтез

Ого, реактивный синтез? И их несколько? Да. Эта аддитивная технология так же удивительна, как и предполагает ее название. Multi Jet Fusion производит нейлоновые детали с помощью струйной системы, мало чем отличающейся от той, что используется в обычном бумажном принтере. Головка многоструйной термоядерной машины значительно сложнее, чем обычная печатающая головка, отправка материала и связующих агентов. MJF имеет тенденцию давать гораздо более однородную отделку и свойства материала, чем его аналоги для селективного лазерного спекания.

Приложения MJF

Для профессионалов этот процесс объединяет цвет и материальность, так что прототипирование может стать намного ближе к конечному объекту, чем с другими процессами прототипирования. Это приложение для аддитивного производства особенно удобно, когда цвет имеет значение не только с точки зрения отделки, но и для визуальных представлений, таких как печать тепловой карты напряжений непосредственно на детали, что облегчает понимание того, что происходит при просмотре вашего объекта.

DMLS — прямое лазерное спекание металлов

Прежде чем мы углубимся в это, стоит отметить, что DMLS — это относительно новый процесс аддитивного производства по сравнению с другими процессами лазерного спекания. Скорее всего, вы уже знаете, что такое SLS (селективное лазерное спекание) и какие нейлоновые детали он изготавливает. DMLS работает, используя тот же процесс, используя лазер для сплавления металлического порошка. DMLS обычно используется для создания прототипов сложных деталей и массового производства изделий по индивидуальному заказу. Он позволяет изготавливать детали, которые будут намного прочнее (потому что… металл в большинстве случаев прочнее пластика) и проводить испытания.

Приложения DMLS

По сравнению с другими процессами DMLS является дорогостоящим, так как это процесс производства металлических добавок. Это ожидается, учитывая, что материалы, технология и необходимые протоколы безопасности для размещения машины DMLS являются дорогостоящими. Но стоимость, конечно, того стоит, чтобы иметь возможность тестировать и проверять процессы. Если вы работаете в аэрокосмической или автомобильной промышленности, принтер DMLS станет одним из наиболее эффективных способов создания прототипов сложных уникальных деталей и максимально приближенного к готовой детали. Вы можете подумать:«А как насчет механической обработки?» Конечно, вы по-прежнему можете использовать механическую обработку как часть любого процесса прототипирования, но мы здесь, чтобы обсудить объекты, которые требуют использования аддитивного производства.

DED — прямое выделение энергии

Печать DED лучше всего рассматривать как металлический аналог FFF для пластмасс. Машины DED будут использовать либо порошок, либо проволоку (не слишком отличающуюся от пластиковой катушки) для нагрева металла в точке экструзии и осаждения его с помощью сопла.

Приложения DED

Из описания DED можно подумать, что его можно использовать в приложениях, аналогичных FFF, но с металлическими деталями. На самом деле, наиболее распространенное использование DED сегодня — это сборка существующих деталей и включение в гибридный производственный процесс для высокотехнологичных приложений аддитивного производства. Одним из самых известных примеров может быть использование гибридного производства в порту Роттердама. Они будут печатать на 3D-принтере детали поврежденных рулей, чтобы сделать запасную часть, а затем использовать процесс механической обработки, чтобы привести деталь в законченное состояние, готовое к использованию на новом корабле.

Конечно, перечисленные выше варианты — не единственные технологии аддитивного производства, которые можно использовать для изготовления продуктов, но все они доступны в Fusion 360 или Netfabb в качестве выходных данных для вашего рабочего процесса.

Какой аддитивный процесс вы используете и для чего? Расскажите нам в разделе комментариев. И если вы готовы вывести свое аддитивное производство на новый уровень, Fusion 360 может вам помочь.