Что такое 3D-печать и как она работает?

Что такое 3D-печать и как она работает?

Одной из самых революционных идей, повлиявших на производство в 21 веке, является концепция 3D-печати. Технология 3D-печати, также известная как аддитивное производство, позволяет изготавливать детали, конструкции и изделия, используя технику послойного создания, управляемую непосредственно из набора инструкций по проектированию, основанных на компьютерных технологиях.

Этот подход дает несколько преимуществ по сравнению с более традиционными технологиями производства, которые полагаются на режущие инструменты для удаления материала для изготовления конструкции с желаемыми размерами и характеристиками, указанными в модели САПР.

Рынок услуг 3D-печати значительно вырос с момента его создания в начале 1980-х годов. Согласно данным, опубликованным немецкой компании, специализирующейся на рыночных и потребительских данных, объем мирового рынка продуктов и услуг 3D-печати в 2020 году составил 12,6 млрд долларов, а к 2026 году ожидается, что он достигнет 37,2 млрд долларов.

В этой статье мы предоставим полный разбор 3D-печати и рассмотрим, что это такое, как это работает, какие типы используемых технологий 3D-печати, какие типы материалов можно использовать и какие продукты можно создавать.

Что такое 3D-печать?

3D-печать — это термин, который используется для обозначения ряда конкретных технологий, которые позволяют создавать некую форму путем добавления материала по одному слою за раз до тех пор, пока не будет произведен готовый продукт.

Термин 3D-печать, вероятно, произошел от одной из самых ранних технологий, которые были представлены в этой области, известной как моделирование методом послойного наплавления, сокращенно FDM.

Это название было применено, поскольку метод FDM работал очень похоже на 2D-струйный принтер, который распыляет чернила на бумагу слоями в ряд за раз.

Также важно признать, что самые ранние технологии 3D-печати были больше ориентированы на использование на потребительском рынке и не считались имеющими коммерческую ценность в качестве технологий промышленного производства.

Термин «аддитивное производство» является более широким, который как правило, чаще ассоциируется с промышленным применением технологии, таким как прототипирование или крупномасштабное массовое производство продуктов, в отличие от использования, более ориентированного на бытового потребителя.

Хотя базовые технологии могут быть в основном одинаковыми, размер, пропускная способность, скорость, разрешение печати и стоимость оборудования явно будут отличаться, когда рассматривается промышленное или коммерческое применение.

Тем не менее, в этой статье мы будем использовать эти термины более или менее синонимично. Следует отметить, что третий термин, который иногда используется в связи с 3D-печатью, — это прямое производство, относящееся к тому факту, что задействованный процесс создает детали «без инструментов» непосредственно из модели CAD.

Аддитивное производство против традиционного (субтрактивного) производства

Ключевое отличие, которое отличает 3D-печать от традиционной технологии производства, заключается в использовании «аддитивного» процесса по сравнению с «субтрактивного» (удаляющим, отнимающим) процессом.

Традиционные производственные технологии, которые используются для изготовления деталей, обычно основаны на идее, что сырье обрабатывается до желаемой формы с требуемыми характеристиками с помощью режущих инструментов.

Таким образом, исходный материал, иногда называемый «заготовкой», имеет размер больше, чем желаемые конечные размеры детали, и «уменьшается» в процессе резки до тех пор, пока не будут достигнуты окончательные размеры.

Следовательно, термин «субтрактивный» применяется к этим процессам, независимо от того, включают ли они фрезерование, токарную обработку, фрезерование, сверление или другие методы механической обработки. Материал удаляется в процессе, чтобы создать надлежащий размер и функции для детали.

3D-печать, напротив, носит «аддитивный» характер. Не используется заготовка, из которой вырезается материал — вместо этого принтер подает сырье, которое добавляется слой за раз по мере необходимости для изготовления детали.

Трехмерное изображение желаемой детали или изделия, взятое из CAD-модели, «нарезается» на серию тонких вертикальных слоев, которые последовательно печатаются один поверх другого, при этом каждый слой соединяется с предыдущим или нижним сливаясь воедино и формируя конечный продукт.

В зависимости от используемой технологии печати и материала, из которого создается деталь, есть некоторые различия в специфике, но в целом это описание дает понимание основного различия между аддитивным процессом 3D-печати и субтрактивным процессом печати.

Преимущества 3D-печати

При сравнении аддитивного процесса с традиционным субтрактивным процессом сразу становятся очевидными некоторые преимущества 3D-печати по сравнению с традиционными методами производства.

Эффективное использование материала

Поскольку в процессе 3D-печати не используются режущие инструменты для удаления лишнего материала, как в субтрактивных процессах, материал используется эффективно и образуется меньше отходов.

По оценкам, около 98% материала, используемого в 3D-печати, в конечном итоге используется для создания готовых деталей.

Устраняет потребность в смазочных и охлаждающих жидкостях

Субтрактивные процессы, такие как фрезерование и токарная обработка, включают использование режущих инструментов для удаления лишнего материала, придания деталям нужных размеров и добавления таких элементов, как, например, шпоночные канавки, пазы и отверстия.

Эти используемые режущие инструменты часто работают с высокой скоростью, подвержены силам трения, что требует нанесения смазки и охлаждающей жидкости на заготовку и инструмент для уменьшения износа инструмента. Методы, используемые в аддитивном производстве, в значительной степени устраняют это требование.

Большая портативность и гибкость

Традиционное оборудование, используемое в субтрактивных производственных операциях, занимает большую площадь и не предназначено для перемещения. Следовательно, производственные операции должны быть централизованы, а детали должны доставляться туда, где это необходимо, что увеличивает задержки и затраты.

Многие 3D-принтеры меньше по размеру и могут быть легко развернуты в удаленных местах, что позволяет выполнять изготовление деталей там, где это необходимо, например, для изготовления сменных компонентов везде, где развертывается конечный продукт.

Снижение затрат

Многие традиционные производственные процессы, такие как литье, штамповка или литье, требуют предварительных инвестиций в инструменты, такие как создание штампа или пресс-формы, всякий раз, когда разрабатывается новая деталь для производства.

Кроме того, эти первоначальные затраты могут повториться, если потребуется изменение конструкции после изготовления первоначального штампа или пресс-формы.

Что касается первоначальных затрат, стоимость приобретения высокопроизводительного оборудования с ЧПУ, используемого в традиционном производстве, может быть значительной.

Аддитивное производство, являясь непосредственным производственным процессом, может создавать продукты без промежуточного этапа проектирования и изготовления пресс-формы или штампа для штамповки, тем самым экономя затраты, связанные с начальными этапами оснастки, характерными для традиционного производства.

И стоимость приобретения 3D-принтера намного меньше, чем эквивалентные затраты, которые были бы понесены при покупке традиционного оборудования, такого как токарные станки.

Как работает 3D-печать?

Процесс 3D-печати детали или продукта начинается с графического представления объекта для печати, обычно в виде 3D-модели CAD. Прежде чем 3D-принтер сможет начать печатать деталь, графическую модель необходимо обработать с помощью специального программного обеспечения, известного как программное обеспечение для слайсеров.

Как следует из названия, это программное обеспечение использует 3D-модель и генерирует набор инструкций для принтера, создавая отдельные тонкие вертикальные слои или фрагменты дизайна. В зависимости от сложности печатаемого объекта и разрешения принтера программное обеспечение слайсера создает большое количество этих слоев.

Как работает 3D-печать

Набор инструкций для создания каждого слоя изделия затем последовательно отправляется на принтер, и принтер будет использовать инструкции для печати каждого слоя дизайна, прежде чем перейти к следующему слою.

Постепенно деталь или изделие выстраиваются поверх подложки по мере того, как печатающая головка или форсунки направляются на размещение материала в соответствии с конструктивными особенностями и размерами.

Подложка, на которой находится объект, немного смещается по вертикали после добавления каждого слоя, подготавливая принтер к добавлению следующего слоя. Процесс продолжается до тех пор, пока все слои не будут напечатаны.

Еще одной ключевой функцией программного обеспечения слайсера является добавление в набор инструкций инструкций для создания любых необходимых элементов структуры поддержки. Эти элементы не являются частью оригинального дизайна, но необходимы при печати объекта, чтобы гарантировать, что окончательные элементы дизайна будут отображаться в соответствии с требованиями.

Поскольку 3D-печать требует добавления материала, который часто имеет консистенцию густой жидкости или расплавленного воска, деталь не приобретет полной структурной стабильности, пока материал не остынет и не затвердеет.

Например, для печати детали, содержащей отверстие, может потребоваться добавление временной опорной стойки, поскольку вы не можете распределять жидкий материал через воздушный зазор, не допуская его провисания или провисания. После охлаждения поддерживающие конструкции могут быть удалены с напечатанной детали в рамках операций вторичной отделки.

Поскольку существует ряд различных технологий 3D-печати, особенности процесса печати будут различаться в зависимости от технологии, используемой конкретным принтером. Но в целом приведенное выше описание дает общее представление о том, как работает 3D-печать и как 3D-принтер создает детали из исходного графического дизайна.

Различные типы технологий 3D-печати

С момента своего появления в 1980-х годах область 3D-печати значительно расширилась и выросла. В то время как моделирование методом послойного наплавления или FDM было одной из первых разработанных методологий, вскоре были разработаны и представлены на рынке другие новые технологии.

В 2012 году компания ASTM International, создала стандартную терминологию, с помощью которой можно было охарактеризовать различные технологии 3D-печати. Они создали семь широких категорий, связанных с дисциплиной аддитивного производства, а именно:

  • Material Extrusion
  • Vat Photopolymerization
  • Binder Jetting
  • Powder Bed Fusion
  • Directed Energy Deposition
  • Material Jetting
  • Sheet Lamination

Экструзия материалов

При экструзии материалов термопластический материал подается в нагретое сопло, а затем осаждается на подложку или поверхность, называемую строительной платформой.

Примеры конкретных технологий, подпадающих под категорию экструзии материалов, включают моделирование наплавления или FDM и изготовление плавленых нитей (FFF).

Фотополимеризация

Фотополимеризация начинается с жидкого светочувствительного пластикового материала, называемого фотополимером, который контролируемым образом подвергается воздействию некоторой формы световой энергии для отверждения и отверждения жидкого полимера в желаемую деталь.

Существует несколько технологий этого типа, каждая из которых использует разновидность процесса светоотверждения, при этом в некоторых используется ультрафиолетовый лазер, а в других используются световые частоты в видимом спектре.

Общие методы фотополимеризации включают стереолитографию (SLA), цифровую обработку света (DLP) и непрерывное производство жидкостного интерфейса (CLIP™).

Впрыск связующего вещества

Binder Jetting или Binder Jet Printing — это категория 3D-печати, в которой используется жидкий химический связующий агент для соединения частиц основного материала, который обычно имеет форму порошка.

Примеры технологий, в которых используется распыление связующего, включают 3D-печать с порошковым слоем и струйной головкой (PBIH), 3D-печать на основе гипса и цветную струйную печать (CJP).

Расплавление в заранее сформированном слое

Процессы сплавления в порошковом слое аналогичны процессам распыления связующего в том смысле, что порошкообразный или гранулированный материал сплавляется вместе, образуя желаемую деталь.

Ключевое различие между этими двумя категориями заключается в том, что сплавление в порошковом слое соединяет материал с использованием термического процесса, а не химического связующего. Тепловая энергия подается к материалу с помощью лазера, электронного луча или другими способами в зависимости от конкретной используемой технологии 3D-печати.

Эти технологии обеспечивают 3D-печать металлом, и пять наиболее распространенных примеров, подпадающих под категорию сплавления в порошковом слое, включают селективное лазерное спекание (SLS), прямое лазерное спекание металла (DMLS), селективное лазерное плавление (SLM), электронно-лучевое плавление ( EBM) и селективное тепловое спекание (SHS).

Направленное выделение энергии

Процессы направленного осаждения энергии также используют тепловую энергию для связывания материала, но они делают это с гораздо более высокими уровнями энергии и используются с металлами, температура плавления которых выше, чем у полимеров.

К технологиям, подпадающим под категорию направленного энергетического осаждения, относятся лазерное осаждение металлов (LMD) и электронно-лучевое аддитивное производство (EBAM).

Струйная обработка материалов

В процессах струйной печати материалов, как следует из названия, используются форсунки, подобные тем, что используются в струйных принтерах, для распыления термореактивного фотополимерного материала на платформу сборки, а затем отверждения материала с использованием источника УФ-излучения.

Некоторые из этих процессов, также известные как Multi Jet Fusion и Polyjetting, используют несколько струй для нанесения материала и позволяют легко печатать детали, изготовленные из нескольких типов материалов, что позволяет создавать формы из разных материалов за одну печать. операция. Наиболее распространенная технология струйной обработки материалов известна как многоструйное моделирование (MJM).

Листовое ламинирование

Последняя категория процессов 3D-печати известна как ламинирование листов. Листовое ламинирование соединяет вместе тонкие слои материала в виде листов с использованием либо химических связующих веществ, либо ультразвуковой сварки, в зависимости от используемого материала.

Два наиболее распространенных примера процесса ламинирования листов известны как производство ламинированных объектов (LOM) и ультразвуковое уплотнение (UC).

В приведенной ниже таблице содержится сводка по каждой из семи категорий процессов 3D-печати и показаны соответствующие технологии, подпадающие под каждую категорию.

В таблице также представлен краткий обзор того, как работают эти технологии печати, и ссылки на наши соответствующие руководства, в которых можно найти более глубокое понимание каждой из этих технологий.

Сводка распространенных технологий аддитивного производства

Процесс 3D-печати Технология 3D-печатиКраткое содержание
Экструзия материаловМоделирование наплавленных отложенийРасплавленные термопласты наносятся слой за слоем для создания желаемой формы.
ФотополимеризацияСтереолитография (SLA)Служба печати SLA подвергает фотополимеры или фоточувствительные термореактивные полимеры воздействию (УФ) лазерного излучения для отверждения материала.
Цифровая обработка света (DLP)Создает детали, используя цифровое микрозеркальное устройство для формирования цифрового изображения слоя за раз и отверждая слой синим светом.
Непрерывное производство жидкости на границе раздела фаз (CLIP™)Использует принцип ингибируемой кислородом фотополимеризации, что позволяет создавать объекты непрерывно, а не наращивать их слоями.
Впрыск связующего веществаПорошковая кровать и струйная головка (PBIH) 3D-печатьИспользует связующее вещество, распыляемое печатающей головкой для склеивания материала.
3D-печать на основе гипсаПодобно PBIH, но с использованием гипсового порошка для создания деталей для демонстрации, механические свойства которых менее важны.
Цветная струйная печать (CJP)Производит готовую деталь с использованием химического связующего, внешняя поверхность которого может быть окрашена в желаемый оттенок.

Расплавление в заранее сформированном слое

Селективное лазерное спекание (SLS)Использует лазерный луч в качестве источника тепла для послойного сплавления материала без достижения температуры плавления в процессе.
Прямое лазерное спекание металлов (DMLS)Аналогичен SLS, но для металлических материалов. Требуется корпус, заполненный инертным газом, чтобы предотвратить окисление металла.
Селективное лазерное плавление (SLM)Сплавляет металлический порошок, используя тепловую энергию лазера, позволяя материалу достичь температуры плавления.
Электронно-лучевая плавка (ЭЛП)Использует мощный пучок электронов для сплавления металлического порошка по одному слою за раз, чтобы сформировать деталь.
Селективное тепловое спекание (СВС)Соединяет порошкообразный материал вместе с помощью тепла и давления путем спекания (нагрев ниже точки разжижения).

Направленное выделение энергии

Лазерное осаждение металлов (LMD)Использует лазер для плавления небольшого участка металла, называемого расплавленной ванной, в которую добавляется новый металлический порошок для формирования детали слоями.
Электронно-лучевое аддитивное производство (EBAM)Использует пучок высокоэнергетических электронов для плавления металла, в который к подложке добавляется сырье в виде проволоки.
Струйная обработка материаловМногоструйное моделирование (MJM)Использует несколько линейных сопел, прикрепленных к печатающей головке, которая нагревается для нанесения пластиковых смол, которые затем отверждаются с помощью УФ-излучения.
Листовое ламинированиеПроизводство ламинированных предметовСоединяет слои материала в листовых формах, таких как бумага, пластик или металл, используя клей для создания детали. Популярен для прототипирования.
Ультразвуковая консолидация (UC)Применяет высокочастотный ультразвуковой сигнал низкой амплитуды к металлическим листам для их сплавления без необходимости фазового перехода из твердого состояния в жидкое.

Материалы, используемые в 3D-печати

Исторически предпочтительным материалом для использования в 3D-принтерах были полимеры из-за их низкой стоимости, пластичности и простоты изготовления. Данные, опубликованные Statista, показывают, что по состоянию на июль 2018 года около ¾ материалов, наиболее часто используемых в 3D-печати во всем мире, относятся к этой категории.

Достижения в области аддитивного производства привели к тому, что сегодня для использования доступен более широкий спектр материалов. Сюда входят такие металлы, как титан и нержавеющая сталь, а также керамика и гипс.

Но по мере того, как использование 3D-печати расширилось и стало охватывать больше, чем просто альтернативу для производства деталей, список материалов, используемых в принтерах, также расширился.

Что такое 3D-печать

В то время как пластмассы/полимеры до сих пор лидировали, другие варианты материалов также демонстрируют увеличение их использования. Согласно данным Statista, рост продаж металлов, керамики и других непластиковых/полимерных материалов превысит совокупный годовой темп роста (CAGR) обоих этих стандартных материалов.

Ниже приводится краткий обзор многих из наиболее часто используемых вариантов материалов в аддитивном производстве. Эти материалы были сгруппированы в пластмассы, порошки, смолы, металлы и другие.

Пластмассы

Пластмассы, используемые в 3D-печати, включают следующее:

  • PLA или полимолочная кислота — это экологически чистый материал, который производится из таких источников, как сахарный тростник или кукурузный крахмал. Он имеет низкую температуру плавления и с ним легко работать.
  • ABS, или акрилонитрил-бутадиен-стирол, доступен в нескольких цветовых вариантах и ​​популярен как материал для использования мастерами и любителями. Этот материал иногда называют «пластиком Лего» из-за его использования при создании игрушечных блоков, которыми хорошо известен датский производитель.
  • ПВА, или поливинилспиртовой пластик, часто используется для печати временных поддерживающих структур, которые впоследствии должны быть растворены в постпечатных операциях. Он также используется в недорогих принтерах для домашнего использования для создания декоративных элементов, где прочность конструкции не требуется, или для печати предметов временного использования.
  • Нейлон, также называемый полиамидом, представляет собой синтетический термопласт, известный своей долговечностью, ограниченной склонностью к деформации и способностью принимать красители или окрашиваться. Он часто используется с 3D- печатью FDM и 3D-печатью FFF.
  • PET/PETG, что означает полиэтилентерефталат (где G означает модифицированный гликолем), используется в качестве печатного материала в модифицированной форме и обеспечивает гибкость, прочность и устойчивость к высоким температурам и механическим нагрузкам.
  • ПК или поликарбонат — это материал, который требует использования принтеров с более высокой температурой сопла.
  • ASA, или акрилонитрил-стирол-акрилат, является альтернативой АБС-пластику, который часто используется для печати автомобильных деталей и предлагает прочную твердую деталь, которая отличается долговечностью.

Для FDM-принтеров эти материалы обычно представляют собой нити, экструдированные в тонкие поперечные сечения и намотанные на катушки.

Смолы

Полимерные материалы используются в технологиях печати, основанных на отверждении материала с использованием энергии света, таких как стереолитография (SLA), цифровая обработка света (DLP) и непрерывное производство жидкостного интерфейса (CLIP™).

Они подпадают под общую категорию фотополимеризации в ваннах, описанную ранее, когда материал находится в жидком состоянии до отверждения с помощью УФ-излучения лазера или других частот видимого света.

Металлы

3D-печать металлами выполняется с использованием процессов, которые производят более высокие уровни тепловой энергии из-за более высоких температур, необходимых для спекания или сплавления этих материалов в твердую деталь желаемой формы.

Технологии порошковой сварки, такие как селективное лазерное спекание (SLS), прямое лазерное спекание металлов (DMLS), селективное лазерное плавление (SLM), электронно-лучевое плавление (EBM) и селективное тепловое спекание (SHS), используются с металлами.

Кроме того, с металлами можно использовать технологии направленного энергетического осаждения, такие как лазерное осаждение металла (LMD) и аддитивное производство с использованием электронного луча (EBAM).

Распространенные материалов включают в себя:

  • Нержавеющая сталь
  • Бронза
  • Золото
  • Никель
  • Алюминий
  • Титан

В зависимости от конкретной технологии печати металлы могут быть в виде порошков или проволоки.

Другие материалы

Существуют и другие материалы, которые также используются в 3D-печати, включая графен, графит, углеродное волокно и специальные сплавы, такие как нитинол, который изготавливается из никеля и титана и используется в медицинских изделиях.

Окончательные работы

После завершения операции печати и извлечения детали из 3D-принтера могут потребоваться некоторые завершающие операции, прежде чем изделие можно будет использовать. Степень необходимости отделки зависит от множества факторов, в том числе:

  • Предполагаемое использование предмета
  • Конкретный технологический процесс и тип принтера, который использовался
  • Разрешение принтера
  • Материал, используемый для печати детали
  • Требования к чертежу по допуску

К деталям и продуктам, напечатанным на 3D-принтере, применяется операции окончательной обработки. Эти действия включают шлифовку, покраску, механическую обработку, термообработку, окраску, лакировку, шлифовку, сверление, фрезерование, токарную обработку и другие.

Следует также отметить тот факт, что за последние два года чуть более 70% производителей сообщили, что оставляли деталь необработанной, что означает, что отделка не применялась.

Это может свидетельствовать об улучшении качества процесса, происходящем с течением времени, которое уменьшило потребность в чистовой обработке, или может свидетельствовать о другом результате, таком как сдвиг в типах производимой продукции от тех, которые требуют отделки, к другим, где такие вторичные операции не проводились. существенный.

Это может иметь место при переходе к производству продуктов для более декоративных целей, а не для более функционального использования, обусловленного техническими спецификациями допусков и плоскостности поверхности.

Это также может отражать использование технологии для быстрого прототипирования и проверки концепций, когда основное внимание уделяется не столько окончательному внешнему виду детали, сколько тому, будет ли прототип в том виде, в котором он создан, соответствовать предполагаемой потребности.

Как используется 3D-печать и что можно сделать с помощью 3D-принтера?

Данные из нескольких источников указывают на универсальность 3D-печати как технологии, которую можно применять в различных отраслях и для производства различных видов продукции.

Одним из часто упоминаемых способов использования этой технологии является возможность быстрого создания прототипов для ранних инженерных моделей и проверки макетов концептуального дизайна.

Согласно данным опроса, опубликованным Statista приложения, использование которых респонденты признали наиболее востребованными:

  • Прототипирование
  • Доказательство концепции
  • Производство
  • Исследования/образование/НИОКР
  • Механические запчасти
  • Инструменты

Другие менее часто упоминаемые виды использования включают личные интересы/хобби, создание маркетинговых образцов, искусство/ювелирные изделия и медицинские/стоматологические устройства/протезы. Массовое производство упоминалось, но не так часто.

Другие данные, опубликованные Hubs, компанией Protolabs, в их Отчете о тенденциях в аддитивном производстве за 2021 год, проливают свет на некоторые дополнительные тенденции, связанные с 3D-печатью, связанные с COVID-19 и использованием этой технологии в целом. Среди выводов, полученных в результате опросов, были следующие ключевые данные, кратко изложенные в отчете:

  • Пандемия, возможно, замедлила темпы роста рынка, но не остановила замедление его общего использования. Около 50% респондентов заявили, что их использование не изменилось во время COVID, а 33% указали на увеличение использования во время пандемии.
  • Пользователи сообщили о прототипировании (47%), приспособлениях и приспособлениях (21%) и эстетических/функциональных конечных деталях (29%) как о наиболее часто упоминаемых областях применения 3D-печати.
  • С учетом этих упомянутых применений 64% производственных циклов 3D-печати составляли от 1 до 10 деталей, 22% — от 11 до 50 деталей и 8% — от 51 до 100 деталей. Это согласуется с упомянутым ранее основным использованием для создания прототипов и проверки концепции печати. В будущем ожидается рост более широкого использования технологии в качестве средства для увеличения производственных циклов.
  • Наконец, отвечая на вопрос о препятствиях для более широкого использования 3D-печати, респонденты указали, что ведущими факторами, препятствующими более широкому использованию, являются:
    • Слишком высокая стоимость (38%)
    • Недостаточное качество деталей (29%)
    • Ограниченный опыт (19%)
    • Варианты выбора материала небольшие (14%).

Интересно отметить, что существуют дополнительные приложения для 3D-печати в условиях и отраслях, выходящих за рамки традиционного промышленного производства деталей. Среди них использование 3D-печати с использованием различных материалов, таких как бетон, человеческая кожа и продукты питания.

  • Строительные фирмы разработали крупномасштабные 3D-принтеры, которые могут создавать такие конструкции, как дома и мосты, используя бетон в качестве материала.
  • Исследователи экспериментируют с 3D-принтерами, чтобы разработать способы использования клеток кожи для создания пригодных для печати чернил, которые могут создавать человеческую кожу со всеми ее внутренними слоями в качестве альтернативного средства создания ткани для оказания помощи пострадавшим от ожогов.
  • Производители одежды и обуви рассматривают аддитивное производство как средство, позволяющее покупателям создавать одежду, адаптированную к их потребностям, пожеланиям и размерам, в качестве альтернативы стандартным готовым вариантам.
  • Еда рассматривается как еще одна арена, в которой 3D-печать будет играть все более важную роль, поскольку кухни начинают экспериментировать с использованием 3D-принтеров для производства съедобных продуктов питания и уникальных форм, которые иначе невозможно было бы изготовить.

Будущее области аддитивного производства созрело для расширения масштабов и глубины того, что можно печатать.

Типы 3D-принтеров

Различные типы существующих 3D-принтеров реализуют одну из технологий печати, упомянутых ранее. Ценовой диапазон и сложность машин варьируются от недорогих моделей, предназначенных для потребительского использования, до промышленных 3D-принтеров, которые могут выполнять производство деталей в больших объемах, создание деталей с использованием металлов или требования к более жестким допускам.

Существуют определенные параметры и спецификации принтера, которые следует учитывать при выборе 3D-принтера для приложения.

Производители принтеров часто предоставляют рекомендации в виде веб-приложений или загружаемых технических документов, чтобы помочь понять ситуацию на рынке 3D-принтеров. Один такой пример, предоставленный BCN3D, предполагает, что общие факторы, в том числе эти, должны оцениваться с учетом потребностей при рассмотрении вопроса о покупке 3D-принтера:

  • Объем сборки — определяет максимальные размеры модели, которые можно распечатать.
  • Разрешение слоя — представляет собой расстояние между последовательными слоями по оси Z принтера и определяет разрешение модели по оси Z.
  • Размер сопла Hotend — для FDM-принтеров определяет тонкость или разрешение печати в заданном слое. Меньшие размеры сопла обеспечивают большее разрешение и детализацию, которые можно печатать в плоскости XY.
  • Скорость печати — измеряет скорость, с которой материал может быть уложен или нанесен для формирования печатного объекта. Более низкие скорости могут обеспечить более высокое качество, но компромисс заключается в том, что требуется больше времени печати.
  • Множественная экструзия — некоторые принтеры могут предоставлять несколько экструдеров, которые могут поддерживать возможность одновременной печати разными материалами или разными цветами. Это также может позволить печатать необходимые опорные конструкции, которые позволяют печатать сложные геометрические формы.
  • Материалы для принтера — определите, совместим ли принтер с конкретными материалами, необходимыми для приложения.
  • Поверхность для печати — поверхность, на которую наносится печатный материал, иногда называемая рабочей пластиной или подложкой.
  • Программное обеспечение и встроенное ПО — узнайте, какое программное обеспечение для слайсеров поддерживается принтером и какие возможности управления предлагает встроенное ПО.

Обратите внимание, что технические характеристики принтеров будут различаться в зависимости от типа используемой технологии печати.

Вышеприведенные соображения являются общими, но при рассмотрении принтеров, работающих, например, с использованием фотополимеризации, будут применяться дополнительные факторы.

 

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

пятнадцать − девять =

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: