Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 900
Скачиваний: 31
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
| |
Применение Полноцветные модели могут быть использованы во множестве областей, где использование цвета крайне важно. Это макетирование в производстве и архитектуре, изготовление опытных образцов в промышленном дизайне и сувенирной продукции, изготовление мультимедийных героев в мультимедиа и многое другое.
Высокое разрешение печати обеспечивает высокое качество готовых изделий. Технология печати обеспечивает высокую производительность в сочетании с относительно низкой стоимостью.
1.2.4 Метод послойного наплавления
Моделирование методом послойного наплавления (англ. Fused Deposit Modeling) – широко распространённая технология 3D-печати, использующая в качестве материала, как правило, термопластики в виде катушек нитей.
Процесс В начале печати материал (термопластик, например, ABS-пластик или PLA-пластик) подаётся в специальное сопло (экструдер), нагретое до температуры плавления пластика. Материал расплавляется внутри экструдера и выдавливается на платформу построения в виде тонкой нити толщиной 0,1-0,3 мм. Размещение нити материала в нужных координатах обеспечивается одновременным перемещением платформы построения и экструдера в разных плоскостях. При попадании на платформу нить материала сразу же застывает, образуя твёрдый слой будущего изделия. После нанесения первого слоя, платформа опускается на толщину одного слоя, и процесс повторяется вновь до полного завершения модели. В некоторых моделях принтеров может применяться 2 экструдера, позволяющие использовать одновременно два материала.
Это предоставляет дополнительные возможности по построению модели:
Двухцветная модель
В каждый из двух экструдеров могут быть загружены катушки одного и того же материала, но разных цветов.
Изделие с поддержками
Второй экструдер может быть использован для материала поддержки основного изделия. В дальнейшем поддержка удаляется из модели либо химическим, либо механическим путём. Поддержки используются для создания сложных моделей, имеющих свисающие и выступающие части, «висящие» в воздухе.
Материалы В качестве расходных материалов в принтерах технологии FDM/FFF используются термопластики и композиты, такие как ABS, PLA, полиамиды, поликарбонаты и другие. Выбор материала для основного изделия влияет на его итоговые прочностные характеристики.
Применение Наилучшее применение изделий из термопластика – функциональное. Такие изделия обладают целым рядом полезных свойств:
-
Непрозрачность -
Повышенная ударопрочность и эластичность; -
Нетоксичность (в нормальных условиях); -
Долговечность; -
Стойкость к щелочам и моющим средствам; -
Влаго-, масло-, и кислотостойкость; -
Теплостойкость до 103 °C -
Широкий диапазон температур (от -40 °С до +90 °С)
Несмотря на свои прочностные и эксплуатационные характеристики, изделия из термопластиков обладают относительно низким качеством поверхности. Зачастую, такие модели требуют значительной обработки поверхности после печати.
1.2.5 Многоструйное моделирование
Многослойное моделирование (англ. Multi-Jet Modeling) – технология 3D-печати, позволяющая создавать изделия из фотополимера или воска с точностью до 50 микрон на дюйм длины изделия. Благодаря этому, MJM получила широкое распространение в стоматологии и ювелирной промышленности, а также в других областях, требующих создание высокоточных изделий.
Процесс Построение модели осуществляется с помощью специальной печатной головки, оснащённой массивом сопел, количество которых может достигать 448 штук. С помощью этих сопел на платформу построения наносится слой жидкой фотополимерной смолы. Для того, чтобы смола стала твёрдой, она отверждается УФ-излучением. После отверждения одного слоя, платформа опускается на толщину слоя (33-16 микрон) и процесс повторяется. Для поддержки свисающих элементов модели используются поддержки из воскового материала. Поддержки удаляются из модели после печати в обычной печи или ультразвуковой ванне.
Материалы В принтерах, печатаемых по технологии MJM, мы используем два типа материала – воск или фотополиме (пластмасса на основе полиакрилатов, отверждаемая под воздействием УФ-излучения).
Применение Изделия из фотополимера получаются достаточно прочными
, что позволяет использовать их для экспериментов, функционального тестирования, создания мастер-моделей, проверки изделий на эргономичность, а также для литья по выжигаемым моделям.
Вот только некоторые характеристики материала:
-
Прочность; -
Высокая термостойкость; -
Долговечность; -
Стабильность; -
Водонепроницаемость; -
Биологическая совместимость; -
Высокие литейные качества
По своим прочностным характеристикам фотополимер схож с ABS-пластиком. 3D-печать с использованием воска, как правило, используется для массового производства моделей для прямого литья с гладкими поверхностями, высокой детализацией и исключительной точностью – для ускорения производственного процесса, массового изготовления на заказ и повышения рентабельности. Литейные модели из воска идеально подходят для последующего литья ювелирных изделий, украшений, медицинской продукции с высокой детализацией, медицинских имплантов, электрических компонентов, статуэток, копий, предметов коллекционирования и многого другого.
1.2.6 Литье по выплавляемым моделям
Для создания литых изделий применяется 3D-печать из воска и литьё по выплавляемым моделям.
ПроцессТехнология высокоточной печати из воска MultiJet Printing представляет собой разновидность стереолитографии с использованием схожей по свойствам с воском смолы.
После удаления подпорок и очистки восковая модель готовится к литью.
Во-первых, к модели присоединяются один или несколько вертикальных восковых каналов. Затем модель вертикальным каналом присоединяется к восковому «дереву» вместе с другими моделями. После этого «дерево» помещается в опоку и покрывается гипсом. После застывания гипс образует форму для литья, которая помещается в печь и в течение нескольких часов нагревается до температуры, при которой воск полностью выплавляется.
Отлитые бронзовые модели удаляются вручную. После этого модели отделяются от вертикальных каналов и шлифуются.
МатериалыСамые распространенные цветные металла для литья изделия: бронза, латунь и нейзильбер.
-
Сферы применения 3d технологий
Медицина
Медицина - одна из тех сфер, где применение трехмерной печати стало новым толчком для масштабных перемен. Использование 3D принтеров в медицине позволяет воссоздать точную копию человеческого скелета для отработки приёмов, гарантирующих проведение успешной операции; в протезировании и стоматологии, 3D печать позволяет получить протезы и коронки значительно быстрее классической технологии производства. (Приложение1).
Совсем недавно сила и мощь 3D печати была продемонстрирована на примере обыкновенного орла, который по вине браконьеров лишился клюва. 3D печать позволила изготовить точную копию орлиного клюва.
Сейчас уже массово изготавливаются всевозможные протезы и импланты по индивидуальным меркам. У 3D протезирования огромное будущее, так как возможно изготовление настолько точных протезов, которые не сможет сделать человеческая рука.
Робототехника
Вариантов великое множество, но разработка компании Siemens интересна тем, что в ее основе лежат 3D-печатные роботы, выполняющие роль 3D-принтеров! По задумке создателей, такие устройства должны выполнять роль производственного роя подобно муравьям или пчелам. Группа машин следует общим алгоритмам, распечатывая новые объекты с помощью бортовых 3D-принтеров.
Работают такие «робопауки» на аккумуляторах, запоминая свое положение в пространстве и относительно друг друга. Когда аккумуляторы разряжаются, робот-паук вызывает полностью заряженного сменщика, а сам уходит на отдых и подзарядку. Разработчики считают, что промышленная версия такого роя сможет заниматься производством поистине крупногабаритных объектов вроде зданий или корпусов кораблей.
Строительство
Строительных 3D-принтеров пока не много, но они уже демонстрируют интересные результаты. Суть процесса, как правило, сводится к послойной печати стен из специально сформулированной цементной смеси. Рецепт смеси очень важен, так как она должна достаточно быстро застывать, чтобы ее не раздавило следующими слоями. С другой стороны, слишком быстрое высыхание не позволит слоям схватываться друг с другом. Получаемые полые стенки служат своего рода несъемной опалубкой, в которую можно вставить утеплители, арматуру, провести коммуникации, а для пущей прочности залить оставшиеся полости бетоном и получить монолитную структуру. Преимущество такой технологии над привычной опалубкой заключается в возможности создавать всевозможные доселе немыслимые формы – округлые, спиральные и пр.
Автомобилестроение.
Производство запасных частей для автомобилей быстро стало одним из любимых направлений среди самодельщиков-печатников или «мейкеров». При этом напечатанные изделия обходятся в сущие копейки, тогда как запасные детали у дилеров могут стоить довольно дорого. Для печати же можно использовать АБС-пластик – тот самый, из которого изготавливается большинство пластиковых элементов отделки. Но на этом автомобильная карьера 3D-печати не закончилась.
Космос
Летать рожденный не должен ползать, а космонавты любят высокотехнологичные гаджеты. Сам собой напрашивается космический 3D-принтер! Первое такое устройство, аналогичное прутковым настольным машинам, доступным на Земле любому желающему, было запущено на орбиту сентябре 2014 года. 3D-принтер был успешно протестирован в невесомости и уже вернулся на родную планету, а на смену ему пришла более совершенная версия.
Астронавты намереваются использовать 3D-печать для производства запасных частей. Логика здесь проста: зачем везти на орбиту полный набор деталей и инструментов, когда их можно напечатать по мере необходимости из относительно небольшого запаса материалов на борту станции? Последний же проектMade in spase, пока еще концептуальный, предполагает 3D-печать двигателей и бортового оборудования на астероидах с использованием подручных материалов.
Совсем недавно на борт МКС прибыл российский спутник, изготовленный специалистами Томского политехнического университета. Конструкция спутника частично выполнена с помощью 3D-печати.
Авиастроение
Аддитивное производство успешно используется во многих сферах машиностроения, включая авиационную и космическую промышленность, где 3D-печатные детали двигателей быстро становятся обыденным делом. Все дело в таких методах 3D-печати, как выборочное лазерное спекание (SLS) и наплавление (SLM). Эти методы позволяют создавать высокоточные детали, состоящие целиком из металлов и сплавов.
3D-печатные детали двигателей, вплоть до форсунок, уже применяются на аппаратах компании SpaceX, Airbus активно и успешно испытываем 3D-печатные детали двигателей и несущих конструкций авиалайнеров, а отечественным примером можно считать 3D-печатные завихрители, созданные Всероссийским научно исследовательским институтом авиационных материалов (ВИАМ) для перспективных двигателей ПД-14, в настоящее время проходящих летные испытания.
Оружие
Само собой, 3D-печать не обошли вниманием и любители оружия