Освоение аддитивного производства: технологии, процессы и применения

Если вы это читаете, вероятно, уже знаете, что такое 3D-принтер (если нет — читайте статью о 3D-печати vs литье под давлением). Но понимаете ли вы различия между множеством аддитивных технологий, процессов и их применений?

Три простых способа категоризировать аддитивные технологии:

1. Плавление твердых тел (Melted Solids)

Полная группа технологий, основанных на плавлении материала и экструзии через сопло/конечный эффектор. Переработка «готового» материала (из катушки) в новую форму плавлением и слоевосложением.

2. Отвердевание жидкостей (Solidifying Liquids)

Обратный процесс: фоточувствительные смолы/полимеры, лазер или проекция отвердевают тонкую пленку смолы в твердое тело.

3. спекание порошков (Fusing Powders)

Наиболее известный формат. Материал — порошок в «сыром» виде, спекание либо связующим веществом, либо тепловым источником (плавлением).

Конкретные аддитивные процессы

FFF: Fused Filament Fabrication (плавленная нитевая фабрикация)

Когда говорят «3D-печать» — обычно это. Самый распространенный от бума настольных машин ~2010. Пластиковая нить из катушки через горячий экструдер расплавляется и укладывается слоем — один срез объекта. Известно через Ultimaker и др.

Применения FFF

Рабочая лошадка для прототипирования, базовых изделий, быстрого тестирования идей, идеации. Можно и для «постоянных» изделий. Надежная технология: мало сбоев, минимальный простой, качественные объекты. Ограничение — разрешение печати: компромисс точность/скорость. Детали требуют пост-обработки для финиша, удаления слоистых линий для покраски.

SLA & DLP — селективная лазерная аддитивная и цифровая световая обработка

Второе по популярности после FFF. Бум компаний ~2010. Фоточувствительная ванна смолы, объект создается проходом лазера по слою для отвердевания смолы. DLP отличается: проекция целого слоя проектором вместо лазерной трассировки. DLP быстрее (весь слой сразу), но компромиссы — обычно по чистоте поверхности. Известно через FormLabs.

Применения SLA & DLP

Много вариантов смол, имитирующих свойства пластиков. Преимущества над FFF — точность и чистота поверхности: для мелких деталей SLA лучше. Но SLA требует больше от пользователя: доп. шаги после печати для готовности детали. SLA печатает крупные детали и используется в масштабе. Пример: Adidas Futurecraft 4D с 3D-печатанной подошвой — SLA-технология Carbon.

MJF — Multi Jet Fusion (многоструйное спекание)

Поражающе, как название. Производят нейлоновые детали струйной системой, не в отличие от обычного принтера. Голова MJF сложнее обычной, подает материал и связующее. MJF дает более последовательную чистоту и свойства материала, чем SLS-аналоги.

Применения MJF

Для профи: цвет + материальность вместе, прототипирование ближе к финалу. Удобно, когда цвет важен — не только финиш, но и визуализация (тепловая карта напряжений прямо на детали для понимания при ревью).

DMLS — Direct Metal Laser Sintering (прямое лазерное спекание металла)

Относительно новый процесс по сравнению с другими лазерными спеканиями. SLS (нейлон) известно. DMLS — тот же процесс, лазер спекет металлический порошок. Прототипирование сложных деталей и серийное кастомное производство. Детали намного прочнее (металл сильнее пластика) для тестов и валидации.

Применения DMLS

Относительно дорого — металлическое аддитивное производство. Ожидаемо: материалы, технология, протоколы безопасности дорого. Но стоит того для тестирования/валидации. Авиа/авто — DMLS один из лучших способов прототипировать сложные уникальные детали максимально близко к серии. «А как же фрезеровка?» — конечно, фрезеровка все еще используется, но здесь речь о геометриях, *требующих* аддитивное производство.

DED — Direct Energy Deposition (прямое энергетическое наложение)

Металлический аналог FFF для пластиков. DED-машины используют порошок или проволоку (как катушка пластика) для нагрева металла в точке экструзии и отложения соплом.

Применения DED

Можно подумать — аналогично FFF, но для металла. Реальность: чаще — наращивание на существующих деталях и включение в гибридные процессы высокого уровня. Пример: порт Роттердам — 3D-печать деталей на поврежденных рулях для замены, затем фрезеровка до готового состояния для нового судна.

Перечисленное — не все аддитивные технологии, но все доступны в Fusion 360 или Netfabb как выходы для вашего workflow.

Каким аддитивным процессом пользуетесь и зачем? В комментариях. Готовы вывести аддитивное производство на новый уровень? Вот как Fusion 360 может помочь.