Аддитивное производство:5 вещей, которые вам нужно знать о 3D-печати

3D-печать и аддитивное производство в ближайшие несколько лет значительно вырастут. Но те компании, которые заинтересованы во внедрении этой технологии, сталкиваются с ошеломляющим набором терминов, методов и процессов. Вот несколько вещей, о которых вам следует знать.

Аддитивное производство, также известное как 3D-печать или аббревиатура AM, ожидает значительный рост. Отраслевые аналитики Statista и Fortune Business Insights прогнозируют среднегодовой темп роста (CAGR) на уровне 26,4 % и 25,8 % соответственно. Последнее предполагает, что к 2026 году мировой рынок 3D-печати достигнет 51,77 млрд долларов США. 

Проще говоря, сейчас самое подходящее время для аддитивного производства.

Однако те, кто стремится выйти на этот бурно развивающийся рынок, сталкиваются с вихрем терминов, приемов и технологий. К ним относятся машины SLA (стереолитография), DLP (цифровая обработка света) и FDM (моделирование методом наплавления), и это лишь некоторые из них. Вопрос в том, «Как мы, дизайнеры и производители, узнаем, с чего начать? И какой тип 3D-принтера лучше всего отвечает нашим потребностям и вписывается в наш бюджет?»

Вы можете начать с Зака ​​Симкина, президента нью-йоркской компании Senvol LLC, занимающейся разработкой программного обеспечения и консалтинга. Его продукты и услуги «позволяют компаниям получать доступ к данным AM, генерировать данные AM и анализировать данные AM». Одним из таких продуктов является база данных Senvol — бесплатный ресурс, предоставляющий информацию о более чем 1 500 промышленных машинах для аддитивного производства и более чем 3 200 материалах с возможностью поиска.

«Важно знать, что термин «аддитивное производство» на самом деле является общим термином, который включает в себя различные и совершенно разные формы технологии», — говорит Симкин. «Американское общество по испытаниям и материалам (ASTM) определяет семь различных классификаций аддитивных процессов, начиная от наиболее известных, таких как экструзия материалов и сплавление в порошковом слое, и заканчивая менее известными, такими как ламинирование листов».
 

Симкин отмечает, что его компания является членом America Makes, организации, которая предоставляет ценную информацию и поддержку сообществу AM. Как и Stratasys Ltd., производитель 3D-принтеров из Иден-Прери, штат Миннесота, чей основатель, Скотт Крамп, изобрел и запатентовал FDM в 1989 году. 

Майкл Мигнатти, вице-президент по проектированию MakerBot Industries LLC, компании Stratasys, базирующейся в Бруклине, Нью-Йорк, дает следующий совет всем, кто хочет инвестировать в 3D-принтер, независимо от того, чей логотип находится на передней панели устройства: 

Нет. 1. Знакомство с рабочим процессом

Если это ваш первый опыт работы с 3D-принтерами, вы можете быть удивлены рабочим процессом. Например, отпечаток, который выходит из машины, часто требует этапов постобработки, прежде чем он будет готов к использованию. Это может быть снятие опор и общая очистка модели, шлифовка или полировка для получения желаемого качества поверхности, установка вставок и так далее. Каждая технология уникальна и имеет разные этапы — убедитесь, что вы понимаете это, чтобы не удивляться и не разочаровываться после первого отпечатка.

Нет. 2. Оптимизируйте там, где это возможно

Технология еще относительно молода. 3D-принтеры имеют сложную электронику, множество движущихся частей и, в нашем случае, расплавленный пластик. Независимо от того, чью машину вы используете, некоторое количество неудачных отпечатков неизбежно. Не расстраивайтесь. Детали не обязательно должны быть разработаны специально для 3D-печати, но есть доступные оптимизации, которые повысят вероятность успеха. Это становится вашей второй натурой, как только вы освоитесь, хотя вам придется немного поучиться.

Нет. 3. Делайте домашнее задание

Существует множество различных технологий на выбор (FDM, SLA, DLP и т. д.), каждая из которых имеет свои сильные и слабые стороны. Посмотрите на свое приложение и выберите технологию, которая наилучшим образом соответствует вашим потребностям. Принтеры FDM являются одними из самых популярных, поскольку они просты в использовании, имеют большой выбор материалов и могут использоваться для различных целей, включая компоненты конечного использования, функциональные прототипы, приспособления и приспособления, косметические детали и т. д. .

Нет. 4. Главное — материал

Большинство FDM-машин могут печатать стандартными материалами, такими как PLA, PETG и т. д. По мере того, как вы переходите на более совершенные или технические материалы, такие как ABS, ПК, нейлон, PEKK, углеродное волокно и другие, сложность печати значительно возрастает. Некоторые материалы требуют контролируемых сред, таких как нагретая или бескислородная камера, чтобы быть успешными, в то время как другие требуют специальных экструдеров и систем для удовлетворения требований к материалу. Убедитесь, что вы знаете, какие материалы вы хотите использовать, и что машина может успешно с ними работать.

Нет. 5. Больше не всегда лучше

Вопреки мнению многих, больший объем сборки не всегда лучше. Хотя заманчиво ориентироваться на будущее и получить машину с самым большим объемом сборки, который вы можете себе позволить, это не всегда имеет смысл. Печать больших отпечатков может занять очень много времени, особенно с вспомогательным материалом, и это не всегда практично. Во многих случаях вам лучше обратиться в сервисное бюро для редких случаев, когда требуется большой объем сборки. Конечно, это решение должно приниматься с учетом ваших уникальных потребностей.

Как упоминалось ранее, слова Миньятти актуальны независимо от того, какой принтер вы сейчас используете или планируете купить. И все же важно вернуться к тому, что говорит Симкин, что существует семь технологий 3D-печати, каждая со своими сильными и слабыми сторонами. MakerBot и ее материнская компания Stratasys представляют три из них — FDM, SLA и PolyJet — хотя конкурирующие технологии SLS (селективное лазерное спекание), DMLS (прямое лазерное спекание металлов), Binder Jet и другие не менее актуальны для производственного сообщества.

Технологии 3D-печати

Для тех, кто плохо знаком с 3D-печатью, вот несколько технологий аддитивного производства, классифицированных Международной организацией по стандартизации (ISO/ASTM 52900).

Все детали сборки или детали имеют один слой за раз, обычно снизу вверх, и все требуют, чтобы детали подвергались некоторому уровню удаления поддержки после обработки, которая может включать очистку, шлифование и механическую обработку.

Фотополимеризация в ваннах включает стереолитографию (SLA) и цифровая обработка света (DLP). . Как следует из названия, в нем используется чан с фотореактивной смолой и подвижная платформа для сборки, а также источник ультрафиолетового (УФ) света, такой как лазер или цифровой проектор, для «отверждения» каждого слоя жидкой смолы.

Сварка в порошковом слое (PBF) принтеры изготавливают металлические или пластиковые детали, используя лазер для сплавления или даже сплавления отдельных кусочков порошка, напоминающего мелкий песок. Такие компании, как GE Aviation, за последние годы сделали новости, напечатав на 3D-принтере топливные форсунки для двигателя LEAP, хотя для этой важной технологии существует бесчисленное множество других применений.

Листовое ламинирование (SL) более известен как производство ламинированных объектов (LOM). , который включает в себя склеивание вырезанных лазером кусочков бумаги один поверх другого для создания деталей. Более новые системы перешли на композиты, армированные волокном, а не на бумагу, что делает их подходящими для крупных структурных компонентов, используемых в аэрокосмической и автомобильной промышленности.

Есть еще много всего. Электронно-лучевое производство (EBM) точно так же, как и его название, использует электронную пушку, а не лазер для расплавления металлического порошка. Нанесение связующего (BJ) впрыскивает клееподобное жидкое связующее вещество на слой пластикового порошка, в то время как струйная обработка материала (MJ) распыляет жидкие фотополимеры на строительную платформу, а затем отверждает их УФ-светом. За пятьдесят долларов любой, кто хочет прочитать полную спецификацию, может найти ее здесь: ISO/ASTM 52900:2015.

Как вы используете аддитивное производство на своем предприятии? Поделитесь своими мыслями и идеями в комментариях ниже.