За пределами пластика: услуги 3D-печати трансформируют современную промышленность

Хотя некоторые до сих пор считают 3D-печать хоббийной технологией, пригодной лишь для печати голов 욟 или держателей для карандашей, они ошибаются. Уже много лет 3D-принтеры и сервисы 3D-печати способны на гораздо большее, выходя за рамки DIY и приложений для энтузиастов к промышленному прототипированию. Сегодня технология 3D-печати даже проникает в область серийных деталей. Это означает, что сервисы 3D-печати значительно выросли в последние годы, и предприятия из многих отраслей полагаются на их возможности и экспертизу для производства высококачественных прототипов и малых серий.

Что такое 3D-печать?

В своей основе 3D-печать, также известная как аддитивное производство, относится к группе технологий, которые строят объекты аддитивно, а не субтрактивно. То есть, в то время как технологии вроде ЧПУ-обработки изготавливают детали удалением материала из заготовки сырья, 3D-печать добавляет материал, часто слой за слоем, чтобы создать деталь из ничего.

Как и ЧПУ-обработка, 3D-печать использует цифровую модель, например, CAD-файл, в качестве основы. CAD-файл обрабатывается программным обеспечением для 3D-печати (известным как слайсер), которое сегментирует модель на печатаемые слои и отправляет инструкции для печати на станок.

3D-печать пластика

В категории 3D-печати существует множество технологий на рынке. На стороне пластика доминируют несколько технологий, включая моделирование методом слоевого наплавления (FDM), селективное лазерное синтерирование (SLS) и стереолитографию (SLA).

• FDM: Аддитивный производственный процесс, при котором пластиковые нити подаются через нагретую сопловую головку и экструдируются тонкими слоями для построения детали снизу вверх. Одна из наиболее доступных по стоимости технологий 3D-печати в плане оборудования и материалов.

• SLS: Аддитивный производственный процесс, при котором лазер используется для синтерирования слоев в порошковом слое из тонких полимерных частиц. Один из более затратных процессов 3D-печати пластика в плане оборудования и материалов.

• SLA: Аддитивный производственный процесс, при котором источник света (часто УФ) используется для полимеризации ванны с жидким пластиком (фотополимерной смолой) слой за слоем, превращая жидкий материал в твердый.

Вход в металлическую 3D-печать

Сегодня возможно производство не только пластиковых деталей с помощью технологий 3D-печати. Отрасли — включая аэрокосмическую, автомобилестроение, медицину, энергетику и оборону — всё чаще используют металлическую 3D-печать для производства инновационных компонентов, использующих присущую 3D-печати свободу проектирования (об этом ниже).

На рынке сегодня существует несколько технологий металлической 3D-печати, каждая из которых имеет свои преимущества. Лазерное плавление в порошковом слое (LPBF) — вероятно, самая распространенная технология аддитивного производства металлов. Этот процесс работает путем распыления тонкого слоя металлического порошка на строительную поверхность, а затем использования лазерного луча для селективного плавления слоя порошка. Этот процесс повторяется слой за слоем, постепенно создавая плотный металлический компонент.

Другой подход к металлической 3D-печати — процесс под названием Прямая энергетическая депониция (DED). Эта техника использует в качестве базового материала либо металлический порошок, либо металлическую проволоку. Принтеры DED используют печатающую головку, объединяющую лазерный луч с системой экструзии порошка или проволоки, эффективно расплавляя металлическую заготовку по мере её выхода из печатающей головки. Этот расплавленный металлический материал затем наносится на строительную поверхность или подложку.

Одним из новейших участников рынка металлической 3D-печати является Печатающая головка с связующим агентом (Binder Jetting). Технология Binder Jetting использует слой металлического порошка (качество порошка не обязательно должно быть таким высоким, как для LPBF). Вместо лазера процесс наносит связующий материал на поверхность порошкового слоя. Это повторяется слой за слоем, пока деталь не будет построена и удалена из несвязанного порошка. Binder Jetting дает «зеленую» деталь, то есть компонент должен пройти процесс дебиндинга и спекания, чтобы получить плотную металлическую деталь, пригодную для конечного применения.

Каковы преимущества металлической 3D-печати?

Вопреки мнению некоторых, 3D-печать не была изобретена для замены более традиционных производственных процессов. Вместо этого она дает производителям доступ к большим возможностям, особенно в плане свободы проектирования.

Благодаря своей аддитивной природе 3D-печать не имеет тех же ограничений проектирования, что и субтрактивные процессы, такие как ЧПУ-обработка. 3D-печать может создавать компоненты со сложными внутренними геометриями, а также внешними структурами. Она также позволяет более органические формы, что может привести к более легким деталям с оптимизированной производительностью и прочностью. Взглянув на аэрокосмическую отрасль, например, где вес является критическим фактором при разработке деталей, 3D-печать позволяет интегрировать в самолеты более качественные, легкие детали, что в конечном счете способствует снижению расхода топлива.

Сложные внутренние структуры также открывают новые возможности во многих областях. Например, детали вроде теплообменников или двигателей, требующие охлаждения, могут интегрировать охлаждающие каналы непосредственно в структуру. Это означает, что детали могут печататься как единое целое, а не изготавливаться во множестве частей с последующей сборкой.

Эти преимущества не означают, что металлическая 3D-печать всегда является правильным вариантом: для многих деталей ЧПУ-обработка остается более эффективным и доступным вариантом. Однако 3D-печать может использоваться в случаях, когда требуются специальные свойства или функции. Как узнать, подходит ли металлическая 3D-печать для вас? Сервисы 3D-печати могут помочь.

Сервисы 3D-печати

Сервисы 3D-печати, такие как RapidDirect, предоставляют доступ к передовой технологии без необходимости для клиентов инвестировать в дорогое оборудование и необходимые навыки. Наши производственные эксперты не только знают, как управлять системами металлической 3D-печати — для которых требуются глубокие знания для оптимальных результатов — но мы также знаем, когда металлическая 3D-печать является лучшим вариантом для вашего проекта.

Поскольку 3D-печать всё еще является относительно новой технологией, существуют препятствия для её широкого внедрения. Среди ключевых проблем — недостаток навыков и знаний о проектировании для 3D-печати. Если у вас нет члена команды, который знает, как проектировать для 3D-печати или как работает процесс, вы не сможете воспользоваться ею. Еще одна ключевая проблема — капитальные вложения. Хотя на рынке существует много доступных пластиковых 3D-принтеров, технологии металлической 3D-печати и промышленные полимерные системы 3D-печати всё еще очень дороги. Для компании, желающей исследовать 3D-печать и узнать о её потенциале, едва ли стоит покупать целую систему сразу.

Именно здесь на помощь приходят сервисы 3D-печати. Мы делаем технологические инвестиции, чтобы вам не приходилось. У нас также есть обученные операторы, знающие все нюансы наших 3D-принтеров. Это гарантирует, что когда вы размещаете заказ на 3D-печати детали, он будет успешен. Мы также можем предоставить поддержку проектирования, помогая вам оптимизировать дизайн детали для аддитивного производства.

Сегодня RapidDirect предлагает профессиональные сервисы 3D-печати для ряда технологий, включая FDM, SLA, SLS и PolyJet. Мы также теперь предлагаем сервисы металлической 3D-печати для высококачественных деталей из таких металлов, как алюминий и сталь. Будь вы заинтересованы в прототипе или малой партии металлических деталей, напечатанных в 3D, мы здесь, чтобы помочь!

Просто свяжитесь с нами напрямую или загрузите дизайн вашей детали через наш автоматический движок котировки. Мы поможем вам определить лучший производственный метод для вашего проекта и проведем его до конца.