3D-друк: можливості адитивних технологій

1. Сфера використання
2. Як влаштований 3D-принтер?
3. Технології об'ємної друку
4. Переваги адитивних технологій
5. підсумки

Адитивні технології або 3D-друк - процес створення об'єкта, в точності відповідного тривимірної моделі, методом пошарового нанесення матеріалу. Ця інновація стала світовим трендом. Головне достоїнство технології - ресурсозбереження. Втрати корисної речовини прагнуть до нуля.

Сфера використання

3D-принтери поки ще не проникли в кожен будинок, але у всіх ключових сферах життєдіяльності людини вони вже присутні. 3D-друк затребувана в автомобілебудуванні, енергетиці, медицині, харчовій промисловості, будівництві / дизайні, фешен-індустрії.

У ресурсо- і трудомістких галузях на розробку прототипу вироби йдуть великі суми. При використанні традиційних технологій лиття або механічної обробки для цього потрібні тижні, місяці. Використовуючи можливості об'ємної друку, роботу виконують в рази, а часом і десятки разів, оперативніше. При цьому зовсім не страждає якість і параметри вироби залишаються гранично точними. До речі, міцність прототипу більш ніж на 20% перевищує аналогічну при класичному виробництві.

У медицині можливості 3D-друку використовують при проектуванні зубних протезів, скелетів і навіть внутрішніх органів. Адитивні технології дозволяють створювати медичний інструмент з певними параметрами під конкретних пацієнтів з патологіями, анатомічними особливостями. Це дозволяє зробити величезний крок вперед в навчанні і підготовці до операцій.

У 2011 році на тривимірному принтері «намалювали» нирку. Вчені створили екзоскелет для підтримки атрофованих м'язів. Є навіть спеціальні «ручки», якими «малюють» живі клітини на травмованих ділянках шкіри.

На 3Д-принтерах створюють моделі приміщень з наочною опрацюванням інтер'єрів, будівель і цілих житлових кварталів з деталізацією будинків, інженерних комунікацій, об'єктів інфраструктури.

У сфері науки і освіти користь від 3D-друку виражається в створенні наочних посібників, з якими процес навчання стає простіше і ефективніше.

3D-друк затребувана в світі моди. На принтері можна створити взуття, одяг, флакони для парфумів. Поки цей процес дорогий, тому в масовому виробництві не використовується. Однак на подіумах штучні вироби, виготовлені на 3Д-принтерах, вже представлені.

Креативні босоніжки, надруковані на 3D-принтері

Перевага впровадження AF-технологій в сферу легкої промисловості - можливість створювати вироби під конкретне статура / форму стопи. Це особливо актуально для спортсменів, людей з відхиленнями анатомічної будови. Наприклад, дизайнер Росс Бербер представив світу взуття, надруковану на 3Д-машині. Його колекція налічує 5 пар.

3D-друк дозволяє зробити прорив в інноваційній діяльності. Перш ніж налагодити масове виробництво вироби, прототип необхідно випробувати, багаторазово протестувати. Це роблять на тривимірних моделях. Створити їх можна за лічені хвилини.

Тривимірні технології використовуються в ювелірній справі, при створенні карт місцевості, виготовленні сувенірів, кастомізації готових виробів (нанесенні візерунка, логотипу).

Як влаштований 3D-принтер?

Класичний тривимірний принтер - пристрій для 3Д-друку, що працює за принципом FDM (моделювання пошаровим наплавленням). На тривимірному обладнанні можна створити об'єкт практично будь-якої форми, з вигинами, рельєфною поверхнею. Виріб «збільшується» одночасно в горизонтальному і вертикальному напрямку.

Принтери працюють з різними матеріалами: пластиком, металом і так далі. З їх допомогою можна створювати деталі, що витримують істотну нагрузку.Чтоби принтер міг друкувати об'ємні фігури, його оснащують:

• екструдером - для розігріву і продавлювання пластика через друкують головки;
• моторами (частіше лінійними) - надають руху механізми;
• робочими поверхнями - платформами, на яких все відбувається;
• датчиками фіксації рухомих вузлів;
• картезінскімі роботами - пристроями, що рухаються по трьох осях.

Принтери працюють по-різному, але класичну послідовність дій можна описати єдиним алгоритмом. Спочатку створюється 3D-зображення. Для цього потрібно спеціалізоване ПО. Після цього модель «розрізають» на горизонтальні шари. Для цього також передбачена спеціальна програма (генератор G-кодів). Комп'ютер перетворять коди в інформацію, яку може розпізнати принтер для 3D-друку. На наступному етапі відтворюється модель.

3D-принтер Smartprint HB-8

Технології об'ємної друку

Існує монохромна і кольорова 3D-друк - технологій більше десятка (плюс їх модифікації). У числі найбільш поширених:

• SLA - Стереолітографіческая лазерний друк. Технологія забезпечує створення моделей з високою деталізацією. Її суть - пошарове нанесення фотополімерного матеріалу. Він твердне під вплив лазера. Потім робоча платформа опускається. Як фотополімера використовують напівпрозорий склад: його легко обробляти, фарбувати, склеювати.
• SLS - технологія підходить для роботи з пластиками і металами. Реагент спікається під лазерним променем. Вироби виходять дуже міцними.
• HPM - принтери працюють з термопластиком, допоміжними розчинними матеріалами. Останні використовують при створенні складних багаторівневих моделей з порожнинами, функціональними отворами. Готові вироби можуть мати різну форму. Вони міцні, стійкі до навантажень, механічного і хімічного впливу.
• DLP - відносно нова технологія 3D-моделювання. Підтримують її принтери друкують фотополімерною смолою. Матеріал застигає під впливом світла.

Найбільш прогресивними вважаються технології EBM і SLM. Перша передбачає вплив на матеріал електронним променем, а не лазером, друга працює з металами.

Устаткування для 3D-друку випускають компанії з США, країн Європи, Азії. У числі відомих - Photocentric, 3D systems, Makerbot, Azuma Engineering Machinery Inc. та інші.

3Д-модель корабля вражає реалістичністю

Переваги адитивних технологій

До переваг 3Д-друку відносять:

1. Ресурсоефективність. Вироби «вирощують» з нуля, тобто виробництво повністю безвідходне. Для порівняння: при створенні заготовки традиційними методами, втрати матеріалу часом доходять до 85%.
2. Оперативність. Час від моменту розробки макета до отримання вироби можна скоротити в рази, а то і в десятки разів без шкоди для якості.
3. Мобільність. Устаткування компактне, передача макетів можлива в онлайн-режимі.
4. Точність. Пошаровий синтез забезпечує абсолютну відповідність заданим технічним параметрам.
5. Міцність. Показник на 25-30% вище, ніж у виробів, отриманих традиційними способами (кування, лиття).
6. Вага. Це важлива перевага для промисловості, авіа- і машинобудування. Маса окремих виробів знижується на 40-50% без втрати міцності.

У Росії успішно друкують сувеніри та іграшки за технологією 3D-друку

3Д-друк використовується і в рекламній поліграфії. Наприклад, для виробництва сувенірної продукції. Рекламні агентства, які займаються кроссмаркетінгом, охоче замовляють комплекс послуг, в який входить як традиційне виготовлення візиток або рекламних листівок , Так і інноваційні рішення.

Огляд 5 сучасних 3Д-принтерів, які з'явилися на ринку в 2017 році, дивіться на відео:

підсумки

• 3Д-друк затребувана практично у всіх сферах (промисловість, медицина, освіта, енергетика).
• У деяких галузях адитивні технології вже активно використовуються, в інших - тільки впроваджуються.
• Технологія сприяє розвитку бізнесу, дає конкурентні переваги - макет виготовляється в лічені хвилини, оптимізується витрачання ресурсів.
• Виробники постійно вдосконалюють обладнання для тривимірної друку, розробляють нові технології.