Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 1791
Скачиваний: 152
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Для данной технологии расходными материалами служат фотополимеры и воск. С помощью этого метода можно получить мастер-модели и прототипы. Технология широко применяется в принтерах линейки ProJet, поставляемых компанией 3D Systems.
-
Отвердевание жидкого полимера под воздействием УФ-излучения, или PolyJet.
Данный метод также является эффективным способом получения мастер-моделей и прототипов. Он используется в принтерах Objet американской фирмы Stratasys.
-
Послойное распределение клеящего вещества, или CJP (Color jet printing).
Технология использует в качестве расходника порошковый гипсовый материал и задействована в принтерах линейки ProJet x60 компании 3D Systems. С помощью этого метода можно получать полноцветные модели и прототипы, а также дизайнерские изделия, сувениры и архитектурные макеты. На сегодняшний день – это единственная промышленная технология полноцветной 3D-печати.
-
Аддитивная технология LOM
3.1 История возникновения LOM
Laminated Object Manufacturing – это одна из технологий 3D-печати или, так называемого, быстрого прототипирования (Rapid Prototyping, RP), ее второе название Plastic Sheet Lamination или PSL, что переводится как, ламинирование пластиковых листов.
Технология процесса заключается в послойном склеивании ламинированных материалов (или пленок) в заданных координатах, с последующим обрезанием излишков.
Эта технология появилась одной из первых, в 1985 году. Ее изобретатель – Михайло Фейген, предложил ее за год до появления патента на другой метод 3д-печати – стереолитографию.
С тех пор она развивалась в нескольких компаниях: первоначально развитием данной технологии занялась фирма Helisys of Torrance, которая в 1998 г. получила на нее патент US5730817, однако, в 2000 году предприятие прекратило свое существование. Преемником этой компании стала Cubic Technologies, которая существует по сей день.
Также этой технологией занималась всемирно известная компания 3D Systems, где был выпущен LOM-принтер Invision LD, пока в 2007 году его не перекупила израильская фирма Solido. После этого она стала называться Solido SD 300. Сегодня эта компания уже не существует.
Наконец, ирландская компания Mcor Technologies в 2013 году на всемирной выставке SolidWorks World 2013 представила потрясающий LOM 3D-принтер, позволяющий печатать полноцветные трехмерные детали из обычной офисной бумаги.
3.2 Технология 3D-печати методом ламинирования
Процесс 3D -печати производится посредством связи принтера с персональным компьютером. Для начала работы необходимо иметь трехмерное изображение на ПК. В принтере установлены специальные листы, чаще всего обычная полимерная пленка, так как имеет наименьшую цену и толщину от 0,15 мм, что влияет на точность деталей полученного изделия. В местах, где склеивание не требуется, происходит нанесение специального вещества - антиклея, при помощи фломастеров и карандашей, имеющих диаметр от 0,3 до 6 мм. После этого наносится следующий слой пленки и посредством валика, который прокатывается по ним, производится давление и нагрев. Это приводит к спеканию (ламинированию) двух слоев между собой. Далее, лазером или специальным ножом прибор обрезает все лишние детали и процесс повторяется.
По завершении процесса полученную деталь надо забрать из 3d-принтера и очистить от обрезков. Далее можно произвести дополнительную механическую обработку: шлифование, вскрытие лаком, покраска.
Изготовленные LOM-изделия по составу имеют сходство с древесиной и легко обрабатываются.
Такие образцы можно использовать для проверки собираемости конечных изделий. Также изделия, изготовленные данным методом, могут выступать в качестве разовых моделей для точного литья по выжигаемым моделям.
3.3 Используемые материалы в LOM
Теоретически в этой технологии могут использоваться различные материалы, такие как:
-
пластик; -
композитив; -
металлическая фольга или тонкие металлы; -
керамика; -
обычная или ламинированная бумага; -
полимерная пленка.
Практически же все эти материалы могли использоваться только в экспериментальных моделях и промышленных образцах, численность которых часто не превышала десяти
экземпляров. Большое распространение получили только те 3D-принтеры, которые обладали хорошими показателями цена–качество, обычно это настольные устройства для домашнего использования и недорогие промышленные экземпляры.
Изготовленные по LOM-технологии изделия идеально подходят для решения задач, требующих оценки формы и эстетических свойств изделий. Прочность LOM-объектов в большинстве случаев позволяет использовать их для проверки функциональности проектируемого изделия.
3.4 Сферы применения метода ламинирования
Данный метод 3D-печати может применяться с успехом в таких областях деятельности:
-
Архитектура.
Изготовление макетов зданий и различных сооружений, которые могут использоваться как для дипломных работ, так и в работе строительных организаций.
-
Медицина.
Изготовление прототипов протезов, костей, черепов и внутренних органов по результатам компьютерных исследований организма.
-
Образование.
Визуализация любых сооружений, геометрических фигур, химических соединений, географических моделей рельефа с целью повышения качества восприятия преподаваемого предмета.
-
Искусство.
Изготовление скульптур и объемных картин.
Сувенирная продукция.
-
Промышленность.
Моделирование механизмов и прототипов.
Хобби.
-
Авиа-, авто-, судомоделирование и прочее.
3.5 Стоимость изделий
При использовании недорогих материалов, таких как пленки или бумага стоимость изделий, изготовленных подобным методом, будет сравнительно недорогой – около 15-30 руб. за см. куб.
Многое будет зависеть от типа 3d-принтера и используемого метода печати, положения деталей в пространстве, стоимости расходных материалов, толщины слоев.
Для снижения себестоимости продукта можно принять меры, направленные на удешевление продукции, например, изготовление деталей по частям с одновременным «выращиванием» нескольких деталей. При работе над крупными изделиями это может существенно сэкономить как деньги, так и время на их создание.
3.6 Преимущества и недостатки LOM 3D-печати
Преимущества:
-
низкая себестоимость продукции; -
использование широко распространенных материалов; -
сравнительно высокая точность изготовления объектов, от 0,3 мм; -
на некоторых lom-принтерах есть возможность сразу изготавливать цветные модели.
Недостатки:
-
недостаточно высокая прочность изделий вдоль направления слоев, есть риск расслоения; -
малая распространенность; -
небольшой выбор моделей 3д-принтера.
-
Применение аддитивных технологий
4.1 Сферы применения
Аддитивные технологии применяются в различных отраслях. Рассмотрим некоторые из них.
Машиностроение.
Аддитивные технологии активно используются в промышленности. В 1989 году компания BMW начала применять их одной из первых. В то время термин «3D-печать» еще не использовался. В 2018 году предприятие открыло специализированный Центр аддитивного производства в Мюнхене и изготавливает там прототипы, сверхсложные элементы шасси и уже не выпускаемые серийно детали для классических автомобилей. Сейчас и другие автомобильные компании выпускают автомобили, полностью или частично сделанные аддитивными методами.
Качественные детали, сертификационные требования к которым очень высоки, востребованы также в авиационной и космической промышленности. Компания Boeing уже изготовила методами аддитивных технологий более 20 000 деталей для своих самолетов. Компания Siemens Power утверждает, что именно 3D-печать позволила им достичь значительного прорыва в производстве электрооборудования. Используя аддитивное технологии, они получают прототипы продукции на 90% быстрее, чем раньше - с высокой степенью эффективности, высоким КПД и низкой стоимостью.
Медицина.
В 2008 году был напечатан первый 3D-протез конечности: он был изготовлен цельным, без сборки. С помощью стереолитографии сейчас изготавливают индивидуальные сердечные клапаны, искусственные челюсти, части суставов и детали слуховых аппаратов. Первым и единственным напечатанным органом пока остается мочевой пузырь. Он был изготовлен из тканей старого мочевого пузыря хозяина и успешно пересажен. В будущем предполагается печатать 3D-органы из человеческой ткани и искусственных материалов.
Строительство.
В последние годы в США, Саудовской Аравии, Мексике, Франции, России, ОАЭ появляются дома, возведенные методом строительной 3D-печати. Специальные строительные принтеры создают или небольшие коттеджи, или элементы сооружений, которые потом собираются на месте в целое здание. Технология позволяет строить дома очень быстро и дешево. Площади зданий пока небольшие, но это временно: в Дубае уже стоит напечатанное здание муниципалитета площадью 641 кв. м.
Для печати простых повседневных вещей в домашних условиях.
Сейчас домашние 3D-принтеры можно купить в магазинах электроники от 15 000 руб. до 20 000 руб. Эти простые модели обычно работают по методу расплавленной нити и совместимы с разными программами проектирования: можно сконструировать эскиз самому, а можно скачать чертеж в интернете. Доступность принтеров и безграничная фантазия породили движение увлеченных 3D-моделистов. Дома они придумывают и печатают детские игрушки, вещи для быта, бижутерию.
4.2 Преимущества применения
Уникальные характеристики получаемой продукции – самое главное преимущество использования аддитивных технологий. Послойное выращивание позволяет получить изделие с улучшенными свойствами. В качестве примера можно привести изделия, которые получают на металлических принтерах. По своим характеристикам и качеству такие детали оказались намного лучше, чем их аналоги, создаваемые по традиционным технологиям: литья или обработки.
Также традиционные методы производства часто очень затратные, а потери расходных материалов могут достигать 80% и даже больше. В отличие от традиционных технологий аддитивные намного более экономичны, так как программное обеспечение оборудования точно рассчитывает количество потребляемых материалов. А также, при использовании аддитивных методов, если металлическая деталь не получилась, ее можно вновь превратить в порошок и из него опять напечатать то же изделие
Аддитивные технологии используют компьютерные модели будущих изделий, которые можно за короткое время передать не только в разработку, но и переслать коллегам на другом конце мира. Это не требует наличия традиционных чертежей, габаритных моделей и т.п. Производство можно запускать в самые короткие сроки. Традиционными способами сложную деталь производят в течение месяцев, а с 3D-печатью ее можно сделать за несколько часов. После изготовления часто не нужна дополнительная механическая обработка.
Традиционные методы, например, литье или штамповка, не позволяют изготавливать очень сложные с точки зрения геометрии изделия. Если нужно получить детали для систем охлаждения с сетчатой конструкцией, то традиционными способами этого не добиться. Зато промышленные принтеры позволяют выращивать модели практически любой степени сложности.