Обзор технологий 3D печати

3D печать — Это серия повторяющихся задач, связанных с созданием объемной модели путем нанесения тонкого слоя расходного материала на рабочий стол станка, перемещения рабочего стола на высоту сформированного слоя и удаления отходов с поверхности рабочего стола. Круги. печати Круг происходит непрерывно: предыдущий слой материала покрывается следующим, рабочий стол опускается и повторяется до тех пор, пока на подъемнике (так называется рабочий стол 3D-принтера) не окажется конечная модель.

Их существует несколько. технологий 3D печати Наиболее распространенными типами формирующих материалов и способами их нанесения являются Наиболее распространенные в настоящее время. технологии 3D печати Стереолитография, лазерный пылевой обжиг, технология Моделирование чернилами, матрасное моделирование печать Расплавленные полимерные нити, технология порошковая сварка, листовая пластификация и ультрафиолетовое излучение через фотоморф. Охарактеризуем следующее технологии подробнее.

Стереолитография

Устройства стереолитографии, также называемые SLA благодаря своей низкой стоимости, являются наиболее часто используемым методом. технологий 3D печати .

Технология SLA состоит из сканирующей системы, которая подвергает фотополимер воздействию лазерного луча, вызывая отверждение материала. В качестве фотополимера используется хрупкий, твердый, полупрозрачный материал, который деформируется под воздействием атмосферной влаги. Материал легко укладывается, обрабатывается и окрашивается. Рабочий стол находится в контейнере с фотополимерным составом. После прохождения через лазерный луч и отверждения следующего слоя рабочий стол сдвигается на 0,025 мм, а затем на 0,3 мм.

Оборудование для SLA печати Изготовлено компанией F&MP? Stereolithography Echnik GmbH, 3DSystem, и Институтом лазерных информационных технологий. технологий РАН.

Ниже представлены шахматные пешки, созданные с использованием SLA печати .

Шахматные пешки, созданные методом лазерного пылевого камина SLA печати

Лазерное спекание порошковых материалов

Метод лазерного пылевого камина, также известный как селективное лазерное спекание или просто SLS, является единственным методом, используемым для изготовления шахмат. технологией 3D печати Его можно использовать для формовки металлов и пластмасс для литья. Пластиковые прототипы обладают превосходными механическими свойствами, которые могут быть использованы для производства полностью готовых к эксплуатации изделий.

В SLS печати Используются материалы со свойствами, приближающимися к свойствам структурных категорий металлических, керамических и пластиковых порошков. Порошковый материал наносится на поверхность рабочего стола и выжигается лазером сплошными слоями, соответствующими пересекающимся участкам 3D-модели, для определения ее геометрии.

Оборудование для SLS-печати производится на следующих заводах: 3DSystems, F & MP; S Stereolithographietechn GmbH, Exone Company / Prometal, EOS GmbH.

На рисунке изображена скульптурная модель «Держись», изготовленная данным методом SLS печати .

Скульптурная модель «Держи себя в руках», построенная методом «Держи себя в руках», Лука Ионеску Изготовлено методом «Держи себя в руках». SLS печати Скульптурная модель, Лука Ионеску.

Послойная печать расплавленной полимерной нитью

Послойная печать Метод моделирования методом наплавления, также называемый плавлением расплава пластмассы или просто FDM, используется для производства объектов, создаваемых только один раз, аналогично серийному производству, а также производству инвестиционных форм.

Технология FDM печати Идеи включают. Управляемая экструзионная матрица с контролируемым температурным режимом нагревает нить ABC из пластика, воска или поликарбоната в полуживом состоянии, перемещая поступающий термопластичный моделирующий материал в тонкие слои на рабочем столе 3D-принтера. Слои наслаиваются друг на друга, соединяются друг с другом и отверждаются, образуя готовое изделие.

Технология FDM печати

В настоящее время трехмерные принтеры с технологией FDM печати Производится компанией Stratasys Inc.

На изображении показана модель, напечатанная с помощью 3D-принтера с технологией FDM печати .

Модель, напечатанная с помощью 3D-принтера с технологией FDM печати

Технология струйного моделирования

Технология моделирования или струйное моделирование включает запатентованные варианты 3D систем (MultiJet Modelling или MJM), PolyJet (Objet Geometry или PolyJet) и Solidscape (Drop on Demand Jet или Dodgett).

Перечисленные технологии Они работают по одним и тем же принципам, но каждый из них имеет свои уникальные характеристики. Для печати Используются материалы для поддержки и моделирования. Материал поддержки обычно представляет собой свечу, а материал для моделирования — широкий спектр материалов со свойствами, аналогичными термопластичным; печатающая 3D-головка наносит материал поддержки и материал для моделирования на рабочий стол, материал представляет собой фотополимер и механически выравнивается.

Используя технологию моделирования, можно получить цветные прозрачные модели с различными механическими свойствами. Это могут быть как мягкие и резиновые изделия, так и пластики, а могут быть как жесткие изделия.

Технология струйного моделирования

Принтеры для 3D печати с использованием технологии Технология струйного моделирования производится следующими компаниями: SolidScapeInc, Objet Geometries Ltd и 3D Systems.

Технология склеивания порошков

Технология сварки с клеем — или порошок, скрепленный клеем, — не только создает трехмерные модели, но и позволяет их окрашивать.

Принтеры с технологией При скреплении порошка клеем используются два материала: крахмалоподобный целлюлозный порошок, из которого формируется модель, и влажный клей на водной основе, который сваривает слой пыли между ними. Клей исходит из печатающей 3D-головки и соединяет частицы пыли между собой, формируя контуры модели. После завершения работы. печати Излишки пыли удаляются. Чтобы придать модели дополнительную прочность, зазор заполняется влажным воском.

Техника порошковой сварки

1-2 — Цилиндр наносит тонкий слой пыли на рабочий стол; 3 — Пусковое устройство печатает капли клея на слое пыли, локально укрепляя некоторые твердые части; 4 — Шаги 1-3 повторяются для каждого слоя, пока модель не будет готова, а оставшаяся пыль удаляется; 5 — Затем цилиндр приваривается к модели и пыль удаляется.

В настоящее время трехмерные принтеры с технологией Пылевая сварка в настоящее время производится компанией Z Corporation.

Ламинирование листовых материалов

Ламинирование листов — или конструирование ламинированных объектов или ромбов — подразумевает конструирование 3D ламинированных бумажных листов. Контуры слоев будущей модели вырезаются лазером, а ненужные обрезки разрезаются на небольшие квадраты и удаляются принтером. Структура готового продукта напоминает структуру дерева, но подвержена влиянию влаги.

Технология ламинирования ламината

До недавнего времени 3D-принтеры для ламинирования металлических листов выпускала компания Helisys Inc. Однако в настоящее время компания заблокировала производство такого оборудования.

Объекты, напечатанные на листовом металлическом 3D-ламинате с технологией Листовой ламинат показан на рисунке ниже.

Модель, напечатанная с помощью 3D-принтера с технологией LOM

Облучение ультрафиолетом через фотомаску

УФ-отверждение или отверждение твердого основания или SGC с помощью ультрафиолетового света предполагает создание конечной модели с помощью слоя светочувствительного пластика, напыляемого на рабочий стол. После нанесения тонкого слоя пластика он обрабатывается ультрафиолетовым светом через специальную световую оптику. Неиспользованный материал удаляется с помощью вакуума, а оставшийся отвердевший материал повторно обрабатывается жестким ультрафиолетовым светом. Полость готового изделия заполняется расплавленным воском, который помогает поддерживать следующий слой. Предыдущий слой механически выравнивается перед нанесением следующего слоя светочувствительного пластика.

Ультрафиолетовая технология

До недавнего времени 3D-принтеры с технологией УФ через Photomose производила компания Cubital Inc. Однако сейчас производство таких машин приостановлено.

Точность выхода различных 3D-принтеров колеблется от 0,05 мм до 0,2 мм по каждой координате. По мере уменьшения толщины слоев точность выведения увеличивается, но скорость выведения возрастает. печати И ее стоимость возрастает. Стоимость генерации зависит от объема прототипа. В зависимости от объема. технологии 3D печати Стоимость 1 см3 модели колеблется от 1 до 5 долларов США.