3d-tehnologii1
Энциклопедия

Технологии и методы 3d печати

Как отмечалось в предыдущей статье,  3d печать зародилась еще в прошлом веке. Хоть и отличалась от нынешних 3d принтеров, высокой стоимостью, огромными размерами и скучными способностями. Однако уже тогда, были разработаны разные технологии и методы 3d печати.

3d-pechat3

На данный момент технологий 3d печати огромное количество. Да, каждый метод основан, на послойном нанесении слоя. Но в связи с разнообразием материалов, технологии печати отличаются. Например для твердых материалов(металл, пластик, керамика) технология печати основана на плавлении или размягчении материала. Это — метод послойного наплавления(FDM/FFF), выборочное лазерное спекание(SLS), выборочная лазерная плавка(SLM), прямое лазерное спекание металлов(DMLS). Так же сейчас распространен метод стереолитографии(SLA). Он основан на принципе затвердевании полимерного материала под воздействием ультрафиолетовых лучей. Еще один из интересных методов адитивных технологий является — метод ламинирования(LOM). Суть метода заключается в последовательном склеивании целых контуров ,в единое целое. Принтер создает контур слоя за счет выжигания лазером на листе материала. Материалы используемые данным методом могут быть разные — бумага, пластик или же металл.

Несмотря на такое большой выбор как 3d принтеров, так и технологий по которым они печатают, следует обращать внимание на их преимущества и недостатки. Давайте рассмотрим каждую технологию отдельно.

Экструзионная печать(FDM/FFF технология)

в 1988-м году была разработана FDM-технология, или технология послойной печати. Данный метод был придуман Скоттом Трампом, а её массовое распространение пришлось на 1990 годы. Данная технология получила широкую оглазку публики и быстро ворвалась в массы. Тем самым стоимость принтеров уменьшилась, а сама 3d печать стала более доступной благодаря данной технологии.

metody-3d-pechati1

В качестве расходных материалов используется пластик. Самыми распространенными материалами являются: PLA(полилактид) и ABS(акрилонитрилбутадиенстирол) пластик. Так же начали использовать PC(поликарбонат), PETG(полиэтилентерефталат-гликоль), HIPS(Полистирол), и даже полиамид(Nylon). Помимо таких распространенных пластиков производители предлагают более экзотические пластики. Например  это могут быть резиноподобные пластики или композитные пластики: пластики содержащие частицы металла или даже дерева.

Принцип печати данной технологии построен на послойном наложении тончайших(0,1-0,2 мм) слоев друг на друга. Пластик подается в виде круглого прутка, толщиной 1,75 мм или 3 мм в печатающую головку-экструдер. В экструдере пластик нагревается до температуры плавления и выдавливается шаговым двигателем через сопло на рабочую поверхность. Сам же экструдер двигается по заданным координатам благодаря теми же шаговыми двигателями, «вырисовывая» слой из пластика на рабочей поверхности.

Но, несмотря на всю доступность и простоту самой технологии имеются и некоторые особенности. Самым главным ограничением является то что, для печати навесных частей детали приходится использовать «поддержки». Поддержки — опорные конструкции, которые в последствии после печати удаляются.

Порошковая печать

Следующим методом печати является порошковое  спекание материалов. Материал поставляется в виде порошка. 3D принтер наносит этот порошок очень тонким слоем на рабочую поверхность. После чего лазер по заданным координатам спекает порошок в единый слой. Далее, поверхность опускается на высоту заданного слоя и наносится новый слой порошка. Данный метод удобен тем что, при печати не требуется печатать «поддержки» так как неиспользуемый материал выполняет эту роль.

Наиболее распространенные методы 3d печати по данной технологии являются: метод выборочного лазерного спекания(SLS); выборочная лазерная плавка(SLM); электронно-лучевая плавка(EBM); метод струйной печати. Остановимся на каждом методе более подробно.

sls-printer

Выборочное лазерное спекание

Выборочное лазерное спекание был придуман и реализован К. Декаром и Д. Биманом в 80-тых годах прошлого века. Данный метод выполняет не полную плавку порошка, лишь ту, которая необходима для спекание порошка.

Выборочная лазерная плавка

А вот метод SLM(выборочная лазерная плавка), хоть и похож с предыдущим методом, но имеет одну важную особенность. Отличие заключается в том что, благодаря лазеру большой мощности, порошок расплавляется полностью. В связи с этим полученное изделие обладает высокой прочностью, не уступая в этом классическим методам изготовления деталей.

Выборочная лазерная плавка (SLM) отличается тем, что не спекает, а фактически расплавляет порошок в местах соприкосновения с мощным лазерным лучом. Это позволяет создавать материалы высокой плотности. Тем самым не уступая в плане механических характеристик изделиям, изготовленным традиционными методами.

Электронно-лучевая плавка

Электронно-лучевая плавка очень похожа на метод SLM, но отличается тем что плавление порошка происходит в вакуумной камере. Благодаря этому введению изделия изготавливаются монолитными. В связи с тем что печать происходит в вакууме, изготавливаемая деталь имеет минимум примесей при плавке. При использовании этого метода обычно используются порошки из: титана и высокотемпературных сталей.

Метод струйной 3d печати

И последний метод в данной технологии — метод струйной 3d печати. В этом методе используются специальный клеящий материал, который связывает слои между собой. Для данного метода роль материала играет гипс или пластик. Именно в этой технологии возможна полноцветная 3d печать. Для большей прочности готовые изделия пропитывают специальными полимерами.

Фотополимеризация

metody-3d-pechati

Лазерная стереолитография — метод аддитивного прототипирования. Изобретена была в 1984 году Чаком Халлом. Данная технология предназначена для преобразования жидких полимеров в твердое изделие под действием ультрафиолетового луча.

Луч падая на поверхность жидкого полимера, приводит к затвердеванию данной жидкости. Таким образом луч вычерчивает заданный контур, получая при этом слой. После этого рабочая поверхность поднимается на толщину слоя и операция повторяется.

Главным преимуществом этой технологии является — точность печати. Высота слоя достигает 0,015мм. Благодаря этому такие принтеры очень любят использовать в стоматологии и ювелирном деле. Обычно, рабочий размер варьируется от 50 до 200мм в одном направлении координаты. Но имеются так же и промышленные принтеры, которые могут печать крупные изделия.  Но и не обошлось без недостатков. Здесь, так же как в FDM-технологии требуется печатать поддержки для навесных частей детали. Стоимость таких принтеров может составлять от 5000$ до 300 000$.

После печати готовое изделие может дополнительно обработаться в специальном боксе, предназначенный для засветки готовой детали ультрафиолетовым лучом. Это придает детали большую твердость.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *