Технологии 3D-печати (часть 2)

Часть вторая:технологии 3D-печати

3D-печать, также известная как аддитивное производство (AM), предлагает широкий выбор различных технологий печати. Хотя между каждым методом могут существовать значительные различия, все методы 3D-печати работают по одному и тому же основному принципу:в технологиях аддитивного производства детали создаются либо слой за слоем, либо путем наложения по запрограммированному пути.

В зависимости от метода создания слоев технология 3D-печати в основном делится на семь категорий:

1. Экструзия металла

Форсунка или другое отверстие избирательно распределяет материал. После завершения слоя платформа сборки перемещается вниз или экструзионная головка перемещается вверх, и следующий слой выдавливается и приклеивается к предыдущему слою. Эта технология в основном работает с такими материалами, как:

• Термопластики
• Эвтектические металлы
• Керамика
• Композиты
• Глина для лепки
• Глины с металлическим наполнителем
• Бетон
• Еда
• Живые клетки

Эта технология включает в себя две подкатегории:моделирование методом наплавления (FDM) или изготовление плавленых нитей (FFF). Основными поставщиками этой технологии являются Stratasys, Arbur, Aleph Objects, Beijing Tiertime, MarkerBot Industries и Ultimaker. Технология экструзии металла представляет собой самую большую установленную базу машин AM. Впервые этот процесс был разработан компанией Stratasys.

2. Распыление материала

Одна или несколько струйных печатающих головок наносят мелкие капли строительного материала по мере их движения по порошковому слою. Поскольку можно использовать несколько печатающих головок, каждая из них может печатать разными материалами. Эта технология также может использовать технологию «прямой записи», которая распыляет печатные материалы размером с наночастицы и объединяет их с инертным газом-носителем в аэрозоль, а затем выбрасывает аэрозоль на поверхность.

Эта технология работает с такими материалами, как:

• Фотополимеры
• Воскоподобные материалы
• Металлы/неметаллы
• Проводники
• Диэлектрики

Основными поставщиками являются 3D Systems, Stratasys, Solidscape и Keyence. Эта технология позволяет создавать модели для литья по выплавляемым моделям.

3. Связующее Струйное

Структурная обработка связующим веществом позволяет тщательно наносить жидкое связующее вещество с помощью сопел струйной печатающей головки для соединения порошковых материалов. В отличие от распыления материала, материал, подаваемый через сопло, представляет собой не исходный строительный материал, а жидкое связующее вещество, которое наносится на слой порошка, чтобы удерживать порошок в желаемой форме.

Эта технология работает с:

• Акриловый полимер
• Металл
• Песок
• Керамика

Основными поставщиками этой технологии являются 3D Systems, ExOne Company, Voxeljet Technology GmbH, Microjet Technology, Digital Metal и HP. Этот метод можно использовать для создания песчаных моделей для процесса литья в песчаные формы.

4. Листовое ламинирование

Листовое ламинирование связывает слои листового материала для реализации дизайна. Листовые материалы представляют собой либо бумагу, обработанную клеем, которая образует твердое тело, похожее на фанеру, при ламинировании в полностью сформированный объект, либо металлическую фольгу и ленты, которые вместо этого создают металлические детали. Листовое ламинирование также называется производством ламинированных объектов (LOM).

Основными поставщиками этой технологии являются Helisys, Micro Technologies и Fabrisonic.

5. Ванная фотополимеризация

Жидкий фотополимер, содержащийся в ванне, избирательно отверждается с помощью полимеризации, активируемой светом. Эта технология работает только с фотополимерами. В настоящее время на рынке существует два типа технологий фотополимеризации в ваннах.

• Стереолитография (SLA) использует ультрафиолетовый лазер и X-Y сканирующие зеркала, установленные на управляемых компьютером гальванометрах, для отверждения верхнего слоя жидкого фотополимера в ванне. Затем каждая точка, затронутая лазером, лечится. SL был бесспорно ведущим процессом в первые годы существования AM.

• Полимеризация в ваннах расширилась и теперь включает цифровую обработку света. (ДЛП). Вместо использования лазера в качестве источника света для закрепления принтеры DLP AM оснащены экраном цифрового светового проектора для проецирования и одновременного закрепления всего изображения слоя.

Основными поставщиками этой технологии являются, среди прочих, 3D Systems, Envisiontec, DWS, Asiga и Rapid Shape.

6. Кровать Power Fusion

Тепловая энергия избирательно сплавляет области порошкового слоя. Тепловая энергия расплавляет порошковый материал, который затем при охлаждении переходит в твердую фазу. Источником энергии, используемым в этой технологии, может быть лазер или электронный луч.

Этот процесс также известен как:

• Лазерное спекание
• Прямое лазерное спекание металла
• Выборочное лазерное спекание
• Электронно-лучевая плавка
• Выборочное лазерное плавление

Лазерная технология обеспечивает лучшую чистоту поверхности и более мелкие детали, чем электронно-лучевые установки. Электронные лучи изначально дороже, но они быстрее и производят детали с более низким уровнем остаточного напряжения.

В большинстве металлических аддитивных систем используется процесс плавки в порошковом слое. EOS — это хорошо зарекомендовавший себя процесс аддитивной обработки металлов с самой большой установленной базой. Процессы высокоэнергетической плавки в порошковом слое (PBF) угрожают отобрать долю рынка у традиционной отрасли литья по выплавляемым моделям, несмотря на ее высокую стоимость. Процессы PBF могут производить сложные трехмерные формы из сплавов, которые почти соответствуют металлургическим качествам литья по выплавляемым моделям. SLM – наиболее зрелый метод аддитивной печати, на долю которого приходится более 70 % рынка металлической печати.

Эта технология работает с полимерами, металлом и песком. К основным поставщикам относятся 3D-системы, EOS, Arcam, SLM Solutions, Realizer, Concept Laser, Aconity3D, Proto Labs и другие.

7. Направленное выделение энергии

Тепловая энергия используется для плавления материалов по мере их осаждения. В большинстве случаев источником энергии является лазер, а материалом является металлический порошок. Для позиционирования насадочной головки используется 4- или 5-осевая система перемещения. Эта технология работает только с металлическими материалами, но одновременно можно использовать несколько типов металлических материалов.

Основными поставщиками технологии Directed Energy Deposition (DED) являются Optomec, POM Group, BeAM, Trumpf, RPM и Innovations. DED также известен как Blown Powder AM и Laser Cladding. Это подходящий метод добавления материала к существующим заготовкам, что делает его оптимальным для ремонта или модификации деталей.

Будьте в курсе событий с Impro

В Impro мы стремимся быть в курсе последних производственных технологий и того, какую пользу они могут принести нашим клиентам. Если вы хотите узнать больше о 3D-печати и ее сравнении с более традиционными методами производства, загрузите нашу бесплатную электронную книгу.

Чтобы узнать больше о будущем 3D-печати, следите за обновлениями в части 3 нашей серии из трех статей по этой теме, в которой основное внимание будет уделено проверке и тестированию. Вы также можете скачать нашу бесплатную электронную книгу «3D-печать против традиционного производства» уже сегодня!