Основные виды аддитивного производства

Раньше производственные предприятия использовали вычитающие процессы, такие как формование, резка и сверление, для создания продуктов. Хотя удаление материала из более крупного целого хорошо работало раньше, современные процессы аддитивного производства быстро заменяют их. Согласно прогнозам, к 2022 году индустрия аддитивного производства вырастет до ошеломляющих 23 млрд долларов США.

Аддитивное производство — это управляемый компьютером процесс создания 3D-объекта путем компоновки слоя за слоем материала, обычно керамического или металлического порошка, на строительной платформе до тех пор, пока конечный продукт не будет готов. . Слои затвердевают с помощью тепла, отвердителя или лазера.

Поскольку этот метод является аддитивным, отходов меньше, чем при субтрактивном производстве, и, следовательно, ниже затраты.

У каждого из семи основных типов аддитивного производства есть свои плюсы и минусы. Очень важно знать различия, чтобы выбрать правильный метод для своего бизнеса.

Вот основные типы аддитивного производства, которые расширят производственные возможности вашего бизнеса.

Типы процессов аддитивного производства

1. Струйное связывание

Распыление связующим, также известное как распыление материала или струйная порошковая печать, является одним из наиболее распространенных типов аддитивного производства.

Этот метод работает аналогично обычному офисному принтеру, за исключением того, что он печатает трехмерные объекты. Вместо того, чтобы распылять чернила на страницу, связующее вещество распыляет клей в порошкообразный материал. Печатающая головка перемещается по горизонтали и вертикали, нанося новый слой строительного материала при каждом проходе.

Возможно изготовление объектов с помощью струйной заливки связующего с использованием различных материалов, в том числе:

• Гипсовый порошок (мел)
• Пластмасса
• Керамика
• Металл
• Стекло
• Песок

Распыление связующего является одним из самых доступных процессов аддитивного производства из-за его относительно низкой начальной стоимости и недорогой природы его материалов. Он также может создавать объекты быстрее, чем большинство других процессов аддитивного производства, и в полном цвете.

Несмотря на множество преимуществ, изделия для гидроабразивной обработки, как правило, хрупкие и требуют последующей обработки, включая очистку и закалку, что может быть утомительным и занимать много времени.

2. Направленное выделение энергии (DED)

Направленное осаждение энергии (DED) использует принципы сварки для создания трехмерных объектов. Материал — обычно металлическая проволока или порошок — расплавляется с помощью сфокусированного источника энергии, такого как лазер или электронный луч. Затем жидкий материал точно выливается на строительную платформу, где он быстро затвердевает, образуя слой. Этот процесс повторяется до тех пор, пока объект не будет напечатан.

Одним из существенных преимуществ DED является то, что его можно использовать не только для создания элементов; он также может ремонтировать и добавлять материал к существующим деталям или преформам. Кроме того, он может использовать несколько материалов в одном процессе печати.

3. Экструзия материала

Экструзия материала работает аналогично клеевому пистолету. Материал подается в принтер с катушки. Наконечник сопла нагревает и расплавляет материал. Затем жидкий материал слой за слоем укладывается на строительную платформу, где он может охладиться и затвердеть, формируя объект.

Многие предприятия и даже рекреационные пользователи пользуются экструзией материалов из-за недорогих оборудования и материалов.

Хотя этот метод является самым недорогим методом аддитивного производства, экструзия материалов имеет свои ограничения. Поскольку мощность нагревательных элементов недостаточна для плавления материалов с высокой плотностью, таких как металл, вы можете использовать только пластиковые полимеры, которые могут оказаться недостаточно прочными для некоторых применений, таких как инструменты и крепления.

4. Сварка в порошковом слое (PBF)

Сварка в порошковом слое, также известная как электронно-лучевая плавка (EBM), начинается с большого слоя порошкообразного материала, обычно пластика, металла, песка или керамических порошков, смешанных с песком.

Порошок выборочно сплавляется с помощью лазерного или электронного луча. После сплавления слоя материала рабочая область перемещается вниз, а новый слой строится поверх того же процесса.

С PBF объекты имеют высокий уровень сложности, что делает их прочнее, чем объекты, созданные с помощью некоторых других типов аддитивного производства. Поскольку для этого требуется слой порошка, трудно поддерживать чистоту рабочей среды. Этот метод не лучший вариант для узких мест, которые не приспособлены для работы с порошкообразными материалами.

Хотите узнать больше об аддитивном производстве? Ознакомьтесь с другими темами блога: Процесс аддитивного производства 3D-печать для аддитивного производства:что вам нужно знать

5. Листовое ламинирование

Листовое ламинирование, также известное как ультразвуковое аддитивное производство (UAM) или производство ламинированных объектов (LOM). Это процесс аддитивного производства, при котором тонкие листы материала укладываются друг на друга и соединяются вместе с помощью ультразвука. сварка, склеивание или пайка. По мере наложения слоев объект обретает форму.

После того, как все слои собраны и заламинированы, станок с ЧПУ или лазерный резак удаляет лишний материал, создавая окончательную форму объекта.

Поскольку листовое ламинирование работает в несколько слоев, оно позволяет производителям наслаивать различные материалы, печатать в полноцветном режиме и при гораздо меньших затратах, чем некоторые другие процессы аддитивного производства.

Хотя листовая ламинация относительно недорога, она требует некоторой постобработки, которая может быть утомительной и занимать много времени. Вы также ограничены материалами, которые могут поставляться в листах, такими как бумага, пластик и металл. Поскольку объекты необходимо обрезать после завершения ламинирования, в этом процессе аддитивного производства возникает некоторое количество отходов.

6. Ванная полимеризация

Полимеризация в ванне аналогична плавке в порошковом слое, за исключением того, что вместо слоя порошка используется ванночка с фотополимерной смолой, которая послойно отверждается ультрафиолетовым лазером. После того, как слой завершен, добавляется больше смолы, и строится следующий слой. Этот процесс продолжается до тех пор, пока объект не будет завершен.

Хотя смола может быть довольно дорогой, полимеризация в ваннах позволяет быстро создавать объекты, обеспечивая при этом высокий уровень точности и хорошее качество отделки.

Несмотря на свои преимущества, производители полимеризации в ваннах ограничены использованием фотополимерных материалов и должны выполнять значительный уровень постобработки. Напечатанные объекты необходимо вынуть из смолы и очистить, прежде чем они будут готовы к использованию.

7. Распыление материала

Подобно струйному распылению связующего, струйное нанесение материала наслаивает материал для создания объекта. Однако вместо того, чтобы наносить клей на слой порошка, струйная обработка материала расплавляет воскоподобные материалы и точно наносит капли на строительную платформу. По мере наращивания слоев объект обретает форму.

Многие производители используют струйную печать, поскольку она относительно недорогая и обеспечивает исключительную точность при высоком качестве обработки поверхности. К сожалению, струйная обработка материалов ограничена использованием только воскоподобных материалов, которые могут быть хрупкими. Кроме того, для создания объектов требуется больше времени, поскольку создается по одной капле за раз.

Какой тип аддитивного производства вам подходит?

Прежде чем выбрать метод аддитивного производства, важно подумать о том, что вам нужно от вашего проекта. Вы ищете более бюджетный вариант или вам нужны более прочные строительные материалы? Какими бы ни были ваши потребности, существует процесс аддитивного производства, который принесет пользу вашему производству.

Независимо от того, какой тип аддитивного производства вы выберете, важно начать с хорошей цифровой 3D-модели. Наши специалисты Spatial имеют более чем 35-летний опыт работы в области 3D-моделирования и помогли бесчисленному количеству компаний спроектировать, протестировать и вывести свою продукцию на рынок.

Мы предоставляем комплексные функции предварительной обработки, которые можно включить в ваши программные приложения с помощью наших готовых библиотек. Этот подход поможет вам расширить текущую функциональность ваших приложений и аппаратных решений, а также даст вам конкурентное преимущество.

Если вам нужна помощь с 3D-моделированием для вашего аддитивного производственного процесса, ознакомьтесь с нашими лучшими в отрасли наборами инструментов для разработки программного обеспечения для 3D-моделирования или свяжитесь со специалистами Spatial, чтобы начать работу.