Содержание

Современный мир невозможно представить без информационных технологий. Их использование – это не просто модный тренд, а необходимость. Именно с помощью новых технологий появляются возможности обеспечения выпуска относительно дешевой, но при этом качественной и надежной продукции. В связи с этим развитие промышленного производства не обходится без внедрения новых направлений. В ряде случаев новые технологии могут внести существенные улучшения даже в традиционное производство. Одно из таких направлений - аддитивные технологии, или так называемая трехмерная печать. Начало положила стереолитография, затем довольно многочисленные новые принципы стали называть технологиями быстрого прототипирования (Rapid Prototiping) и, наконец, укоренилось название «Аддитивные технологии».

Аддитивные технологии (Additive Manufacturing) - метод создания трехмерных объектов, деталей или вещей путем послойного добавления материала: пластика, металла и бетона. Если при традиционном производстве мы имеем заготовку, которую впоследствии «дорабатываем», то в случае с аддитивными технологиями мы можем из расходного материала изготовить любое изделие послойно на основе компьютерной 3D-модели. Такой процесс создания объекта также называют «выращиванием» из-за постепенности изготовления.

---

Применение аддитивных технологий решает такие задачи как модернизация и автоматизация действующих и проектирование новых эффективных производств различного назначения, а также средств их оснащения. В настоящее время на рынке существуют системы, производящие модели по различным технологиям и из разных материалов. Однако, все они работают по схожему, послойному принципу построения физической модели. Уже сейчас с помощью данных технологий получают ткани, обувь, продукты питания и даже выращивают живые человеческие органы. Во многих отраслях, например, в космической отрасли, альтернативы аддитивным системам не видно уже сегодня.

В данной работе мы рассмотрим технологический процесс, материалы, оборудование и области применения аддитивных технологий. А также подробнее познакомимся с основами изготовления объектов с использованием ламинирования, а именно технологию LOM.

1. 
   История создания аддитивных технологий
   

Основные технологии быстрого получения прототипов изделий делятся на:

1. 
   Стереолитография.
   
2. 
   Технологии с использованием тепловых процессов:
   

- Selective Laser Sintering (SLS - лазерное спекание порошковых материалов), DTM Corp., EOS;

- LaminatedObject Manufacturing(LOM - изготовление объектов с использованием ламинирования), Helisys;

- Fused Deposition Modeling (FDM - послойное наложение расплавленной полимерной нити), Stratasys.

3. 
   Трехмерная печать (3D Printers).
   

История аддитивного производства началась с изобретения первого 3D-принтера. Его сконструировал Чарльз Халл в 1983 году. Он придумал устройство, которое смогло напечатать небольшой пластиковый стаканчик новым способом - послойным наложением с помощью ультрафиолетового излучения. Халл назвал эту технологию стереолитографией. Сегодня многие 3D-принтеры работают на базе этой технологии.

Вскоре другой инженер С. Крамп смог спроектировать и создать FDМ-принтер. Несмотря на то, что данные технологии печати несколько отличаются друг от друга, их объединяет один принцип – послойное выращивание трехмерной модели. К концу 90-х гг. обе технологии начали применяться в промышленности. Чуть позже 3D-технология была внедрена двумя студентами Массачусетского института в настольные принтеры, и сегодня аддитивные технологии, технологии 3D-моделирования

---

широко используют не только в производстве, но и в быту.

2. 
   Аддитивное производство
   
   1. 
      Процесс изготовления изделий и используемые материалы
      

Процесс изготовления изделий на основе компьютерных 3D-моделей происходит постепенно, из-за чего его часто называют выращиванием. При этом процедура построения может быть любой: сверху вниз или снизу вверх. Применяемые при этом материалы различаются по следующим типам:

 жидкие (фотополимеры акриловые и эпоксидные);

 сыпучие (полимеры, песок, металлический порошок);

 прутковые, нитевидные (полимеры, металлы);

 листовые, пленочные (ПВХ-пленки, фольга, листовой прокат).

Первым видом расходника, с которым могло работать первое поколение аддитивных систем, стали полимерные материалы. Со временем новые технологии позволили применять различные по своим свойствам и составу материалы: инженерные пластики, композитные порошки, металлы и сплавы, керамику и песок. Именно это дало возможность получать модели с разными физическими характеристиками и возможностями.

Последовательно процесс аддитивного производства изображен на рисунке 1.



Рис. 1 Схема процесса аддитивного производства

Рассмотрим подробнее каждый шаг производства.

1. 
   Подготовка модели.
   

Посредством систем автоматического проектирования инженер подготавливает изометрическую модель. Для этого используется отечественное и зарубежное ПО (Компас 3D, Автокад, Solidworks и т.д.)

2. 
   Создание STL-файла.
   

Модель конвертируется в формат, «понятный» оборудованию.

3. 
   Разделение на слои.
   

Аппаратная операция. Оборудование, формирующее заготовку, разделяет модель на слои. Размерность последних зависит от возможностей техники.

4. 
   3D-печать или формирование детали.
   

Изготовление компонента путем послойного нанесения материала. Действие выполняется в специальной камере. Продолжительность операции зависит от габаритов детали и производительности оборудования.

5. 
   Финишная обработка.
   

---

Наряду с машинами для аддитивного производства используется вспомогательная техника. Она осуществляет полировку поверхности, устраняет микронеровности и прочие дефекты.

6. 
   Приемка.
   

Готовое изделие проходит контроль качества. При отсутствии претензий деталь передается в сборочный цех.

По принципу формирования детали (нанесения слоя) следует выделить два направления развития:

1. 
   Объединение материала, распределенного на рабочей поверхности платформы технологического оборудования (Bed deposition). После окончания процесса изготовления остается некоторый объем материала, который может использоваться для формирования следующей детали.
   
2. 
   Прямое осаждение материала (Direct Deposition). В этом случае изделие формируется послойно непосредственно из разогретого до необходимой температуры материала, поступающего на рабочую платформу из специального распределяющего устройства.
   

Также способы выделяются по методу фиксации слоя: фотополимеризация, сплавление (спекание) и склеивание.

Фотополимеризация.

По данному методу выделяют несколько технологий получения изделия:

• 
  Стереолитография (SLA-технология).
  

Принтеры, работающие по данному принципу, имеют платформу, которую погружают в бак с жидким фотополимером. Лазер проходит по поверхности, в результате чего слой фотополимера затвердевает. Затем платформа опускается на глубину одного слоя, и процесс повторяется до тех пор, пока объект полностью не построится. Материал, использующийся в SLA-технологиях, – фотополимерная смола.

• 
  Технология PolyJet.
  

Нанесение материала происходит с помощью струйных головок. Жидкий фотополимер отвердевает под действием светового излучения. После окончания нанесения всего слоя зону печати подвергают мощному ультрафиолетовому излучению для полного отвердевания материала, после чего наносится следующий слой. С помощью современных 3D-принтеров Object 350 в данной технологии могут применяться до семи различных фотополимеров, отличающихся физическими свойствами.

Сплавление (спекание).

В качестве примера можно рассмотреть селективное лазерное спекание (SLS-технологии). В принтерах, работающих по такой технологии, сначала формируется слой материала, после чего происходит выборочное спекание порошка лазером, при котором частички порошка связываются в соответствии с текущим сечением исходной модели. В качестве исходного материала SLS-технологии используются полимерные и керамические порошки и термопластики. Так как плавление материала происходит выборочно по заданной траектории, то достоинством этой технологии является возможность одновременного производства нескольких деталей, что повышает производительность всего аддитивного процесса.

---

2. 
   Технологии аддитивного производства
   

Аддитивные технологии являются мощнейшим инструментом для быстрого конструирования и воспроизведения объектов с высокой трудоемкостью создания в условиях обычного традиционного производства (от мельчайших деталей, например, в аэрокосмической отрасли и медицине, до крупных промышленных конструкций).

На сегодняшний день существуют следующие технологии аддитивного производства:

• 
  Послойное выращивание изделия из пластиковой нити, или FDM (Fused deposition modeling).
  

Это самый распространенный способ 3D-печати в мире, на основе которого работают миллионы 3D-принтеров – от самых дешевых до промышленных систем трехмерной печати. FDM-принтеры работают с различными типами пластиков, самым популярным и доступным из которых является ABS. Изделия из пластика отличаются высокой прочностью, гибкостью, прекрасно подходят для тестирования продукции, прототипирования, а также для изготовления готовых к эксплуатации объектов. Крупнейшим в мире производителем пластиковых 3D-принтеров является американская компания Stratasys.

• 
  Селективное (выборочное) лазерное сплавление металлических порошков, или SLM (Selective laser melting).
  

Самый распространенный метод 3D-печати металлом. С помощью этой технологии можно быстро изготавливать сложные по геометрии металлические изделия, которые по своим качествам превосходят литейное и прокатное производство. Основные производители систем SLM-печати – немецкие компании SLM Solutions и Realizer.

• 
  Селективное (выборочное) лазерное спекание полимерных порошков, или SLS (Selective laser sintering).
  

С помощью этой технологии можно получать большие изделия с различными физическими свойствами (повышенная прочность, гибкость, термостойкость и др.). Крупнейшим производителем SLS-принтеров является американский концерн 3D Systems.

• 
  Лазерная стереолитография, или SLA (Stereolithography).
  

В процессе обработки фотополимеров лазером исходный материал отвердевает, что позволяет получить очень детальные и высококачественные изделия с самыми разными свойствами. Лидером в данной нише принтеров является американская компания 3D Systems.

Кроме вышеупомянутых можно также отдельно рассмотреть несколько методик, разработанных для быстрого прототипирования. В данном случае речь идет о технологиях 3D-печати, которые служат для создания различных мастер-моделей и образцов.

• 
  Многоструйное моделирование, или MJM (Multi-jet Modeling).
  

---

Смотрите также файлы

• Теории идентичности.docx

• Исследование эмоциональноволевой сферы.docx

• Учебное пособие Чебоксары 2007 удк 331. 45 (075) ббк 65. 247я7 м 48.doc

• 1 Теоретические аспекты специальных режимов налогообложения в рф 6.docx

• В связи с этим, возникает необходимость минимизации временных и финансовых затрат при прохождении товарными потоками таможенных границ сопредельных государств и уменьшения внешнеторговых рисков.docx