Аддитивные технологии и их возможности

Термины « аддитивное технологии Термины «и «3D-печать» часто используются как взаимозаменяемые. Термин «3D-печать» используется уже некоторое время и чаще всего применяется для обозначения недорогих домашних принтеров. В масштабах промышленного производства ее обычно называют «3D-печатью». об аддитивных технологиях .

История аддитивного Ее производство началось с изобретения первого 3D-принтера. Он был разработан Чарльзом Халлом в 1983 году. Он изобрел устройство, которое могло печатать маленькие пластиковые стаканчики новым способом — послойным нанесением покрытия с помощью ультрафиолетового света. Халл назвал его эту технологию Стереолитография. Сегодня многие 3D-принтеры работают на этой основе. технологии .

Один из первых стереолитографических 3D-принтеров (Фото: sculpteo.com)

Современный промышленный 3D-принтер (Фото: printfuture.ru)

За свое открытие Чарльз Халл получил награду European Inventor Award. Президент EPO Бенуа Баттистелли сказал, что изобретение Халла может сравниться только с конвейером Генри Форда, который регулярно присуждается Европейским патентным бюро (EPO). По его мнению, 3D-печать открывает неограниченные возможности для экономики.

Этапы создания изделия с помощью аддитивных технологий

Производство 3D-продукции в промышленности проходит несколько общих этапов (которые могут варьироваться в зависимости от метода и материала)

1. 3D-моделирование или эскиз изделия (автоматизированное проектирование или CAD).
2. Небольшие копии изделия изготавливаются из недорогих материалов, например, из недорогой пластмассы вместо металла.
3. После того как копия проходит проверку, печатается само изделие. Принтер добавляет слои жидкого, порошкового или листового материала в соответствии с эскизом, в некоторых случаях изготавливая деталь всего за несколько часов.

Примерные этапы производства 3D-изделия (Фото: robotmash.ru)

Преимущества аддитивных технологий и их отличие от традиционного производства

• Быстрое конструирование. Если традиционные методы позволяют создавать сложные детали в течение нескольких месяцев, то 3D-печать может создать их за считанные часы. Во многих случаях после изготовления детали не требуется дополнительная механическая обработка.
• Безотходное производство. Традиционные производственные процессы повышают риск потери не той детали. Использование. аддитивных В этом процессе, если металлическая деталь испортилась, ее можно вернуть в порошок и использовать для изготовления другой печати той же детали.
• Нет никаких швов или сварных соединений. В отличие от традиционных методов, процесс металлического порошка позволяет производить изделия с уникальными свойствами. аддитивных технологий С его помощью можно создавать объекты с уникальными свойствами без швов и сварных швов. Такие объекты невозможно изготовить с помощью сварки или штамповки.

Это тип титанового мяча, который невозможно изготовить традиционным способом. Он не имеет стыков и швов, обладает новыми свойствами (упругостью) и подпрыгивает на полу, как мяч. (Фото: gadgets.ru)

Самые популярные методы изготовления 3D-изделий

Лазерная стереолитография (ЛСА) — это первая технология трехмерная печать, при которой модель изготавливается из влажной фотополимерной смолы с помощью ультрафиолетового лазера или его аналога.

Методы стереолитографии используются для изготовления сложных объектов с уникальным ювелирным дизайном (фото: form3. artsupport. ch).

Методы моделирования методом плавленого осаждения (FDM) являются самыми простыми и распространенными. технология . Поддерживаемые всеми дизайнерскими программами, трехмерные объекты «выращиваются» из нагретых пластиковых нитей. Дешевые домашние 3D-принтеры обычно работают с этим. технологии .

Селективное плавление лазером (SLM) — самый распространенный метод 3D-печати металлов. Железный порошок, титан, алюминий или другие металлы могут быть использованы для производства геометрически сложных изделий, компонентов двигателя и деталей двигателя.

Металлический пылевой винт, напечатанный на 3D-принтере (Фото: YouTube. com)

Применение аддитивных технологий

Машиностроение.

Аддитивные технологии Они широко используются в промышленности; в 1989 году компания BMW начала применять их производство одним из первых. В то время термин «3D-печать» еще не был в ходу; в 2018 году компания открыла специализированный аддитивного производственный центр в Мюнхене и производит оригинальные, очень сложные компоненты рамы и классические автомобили, которые уже не выпускаются.

3D-печатные насосные крылья для гоночных автомобилей BMW (Фото: fea. ru)

Другие автопроизводители выпускают полностью или частично собранные автомобили аддитивными методами.

Первый в мире «напечатанный» мини-электромобиль LSEV от итальянской компании Xev. Срок поставки 3-12 месяцев, вес 450 кг, скорость до 70 км/ч.

Высококачественные компоненты с очень высокими требованиями к сертификации также востребованы в аэрокосмической промышленности. Компания Boeing уже построила аддитивных технологий более 20 000 комплектующих для своих самолетов.

Компания Siemens Power утверждает, что именно 3D-печать позволила ей совершить крупную революцию в производстве электрооборудования. Благодаря использованию аддитивное технологии 3D-печати, исходный продукт производится на 90% быстрее, чем раньше — с более высокой эффективностью, более высоким КПД и более низкими затратами.

Лекарства.

В 2008 году было напечатано первое трехмерное конечное намерение. Он был изготовлен по частям без сборки. В настоящее время стереолитография используется для создания отдельных сердечных клапанов, искусственных челюстей, кохлеарных секций и компонентов слуховых аппаратов. Первый и пока единственный напечатанный инструмент — мочевой пузырь. Он изготовлен из старой ткани мочевого пузыря хозяина и успешно имплантирован. В будущем предполагается трехмерная печать органов из человеческих тканей и искусственных материалов.

Протез ноги и стопы, напечатанный японской компанией SHC Design (Фото: all3dp. com)

Искусственное сердце, напечатанное в швейцарской лаборатории в 2015 году (Фото: Википедия)

В строительстве

В последние годы 3D-печатные дома появились в США, Саудовской Аравии, Мексике, Франции, России и Объединенных Арабских Эмиратах. Специальные строительные принтеры создают либо небольшие дома, либо строительные элементы, которые затем собираются в здания на месте. Технология позволяет строить дома очень быстро и недорого. Размеры зданий пока небольшие, но это временно. Уже есть 641 кв. м напечатанных муниципальных зданий. Дубай.

Первый 3D-печатный жилой дом в России был напечатан в 2017 году (Фото: Yar. kp. ru)

Печать простых повседневных предметов в домашних условиях

В настоящее время бытовые 3D-принтеры можно приобрести от ₽15, 000 до ₽20, 000 в магазинах электроники. Эти простые модели обычно работают по методу плавленой нити и совместимы с различными программами для дизайна. Вы можете создавать собственные эскизы или загружать проекты из интернета. Доступность принтеров и неограниченное воображение породили бешеное движение 3D-моделистов. Дома они проектируют и печатают детские игрушки, предметы быта и ювелирные изделия.

Андрей Трофимов, менеджер по стратегическому дизайну компании IQB Technologies, заявляет.

‘Трехмерная печать — это рабочий инструмент для таких отраслей, как стоматология, эстетическая хирургия лица и ювелирная промышленность, а быстрое внедрение трехмерных принтеров в Foundries также позволяет нам предложить нашим клиентам широкий ассортимент продукции, от игрушек до ювелирных изделий.

В России внедрение аддитивных технологий Производство идет медленнее, чем в развитых странах: из 3D-технологий в нашей стране самостоятельно разработаны методы прямой лазерной обработки поверхности и динамического осаждения, остальные следуют международному опыту.

Хороших специалистов по технологиям На самом деле их немного — только в компаниях, создавших производственные и экспериментальные установки для освоения этих технологий . Шкала оплаты труда соответствует инженерной шкале и технологов на производстве.

с учетом перспектив роста. аддитивного Производство в России находится в процессе накопления опыта и осознания того, насколько эффективно внедрение 3D-технологий.

Что почитать и посмотреть по теме

• Подкаст РБК Trends «Что изменилось? Покупка дома и пересадка сердца: на что способны 3D-принтеры?
• Развитие программы «Научная матрица» на телеканале «Санкт-Петербург». аддитивных технологий в России,
• Видеолекция Михаила Пономарева, инженера компании Gutenberg Smoking по 3D-печати.
• Доклад Сколковского научного института. и технологий по новым технологиям В том числе о перспективах его аддитивного производства в России.
• [Журнал «Аддитивные технологии»] (https://additiv-tech. ru/;).