15 апреля

3D-печать в компании Сталь Партнер

На данный момент 3D-печать, безусловно, одно из самых перспективных направлений. Огромная привлекательность в том, что технологии создания объемных моделей по электронным чертежам открывают возможности в различных сферах – в медицине, производстве, строительстве, дизайне, а также просто в быту.

3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания (выращивания) твёрдого объекта. Используются разные материалы: пластик, бумага, гипс, металл, а также биополимеры (стволовые клетки) и пищевые волокна. Существует несколько основных технологий печати, различающихся по типу материала и способу нанесения:

Лазерная:

  1. Лазерная стереолитография (SLA — Stereolithography) — ультрафиолетовый лазер постепенно, пиксель за пикселем, засвечивает жидкий фотополимер, либо фотополимер засвечивается ультрафиолетовой лампой через фотошаблон, меняющийся с новым слоем. При этом жидкий полимер затвердевает и превращается в достаточно прочный пластик.
  2. Лазерное спекание (SLS — Selective laser sintering) — при этом лазер сплавляет порошок из металла или пластика. Лазер вырезает сечение будущей детали на порошке, который разогревается до температуры плавления и потом спекается. Дальше процедура повторяется — насыпается последующий слой порошка и лазер вновь выжигает очередной слой.
  3. Ламинирование (LOM — laminated object manufacturing) — в аппарат по очереди заряжаются тонкие листы рабочего материала, из которого лазером вырезаются слои будущей модели. После резки слои склеиваются друг с другом. В качестве материала первоначально использовалась специальная бумага со слоем клеящего вещества. Однако таким образом можно также нарезать тонкий пластик, керамику и даже металлическую фольгу.

Струйная:

  1. Застывание материала при охлаждении (FDM — Fused Deposition Modeling) — раздаточная головка выдавливает на охлаждаемую платформу-основу капли разогретого термопластика. Капли быстро застывают и слипаются друг с другом, формируя слои будущего объекта. Принцип работы формирование объекта формируется путем послойной укладки расплавленной нити из плавкого рабочего материала (пластик, металл, воск). Рабочий материал подаётся в экструзионную головку, которая выдавливает на охлаждаемую платформу тонкую нить расплавленного материала, формируя таким образом текущий слой разрабатываемого объекта. Далее платформа опускается на толщину одного слоя, чтобы можно было нанести следующий слой. Часто в данной технологии участвуют две рабочие головки — одна выдавливает на платформу рабочий материал, другая — материал поддержки. Данный способ является наиболее доступным, а в следствие самым распространенным, в том числе в качестве аппарата для домашнего использования.
  2. Полимеризация фотополимерного пластика под действием ультрафиолетовой лампы — способ похож на предыдущий, но пластик твердеет под действием ультрафиолета.
  3. Склеивание или спекание порошкообразного материала — похоже на лазерное спекание, только порошковая основа (подчас на основе измельченной бумаги или целлюлозы) склеивается жидким (иногда клеящим) веществом, поступающим из струйной головки. При этом можно воспроизвести окраску детали, используя вещества различных цветов. Существуют образцы 3D-принтеров, использующих головки струйных принтеров.
  4. Густые керамические смеси тоже применяются в качестве самоотверждаемого материала для 3D-печати крупных архитектурных моделей.
  5. Биопринтеры — печать 3D-структуры будущего объекта (органа для пересадки) производится стволовыми клетками. Далее деление, рост и модификации клеток обеспечивает окончательное формирование объекта.

В промышленности 3D принтеры используются на всех этапах разработки продукта: начиная с создания концептуальной модели и заканчивая планированием производства, что значительно ускоряет и упрощает процесс разработки для инженеров-конструкторов.

Трехмерная модель, созданная в CAD-системе, не дает полного представления о том, насколько жестко происходит фиксация деталей в сборочной единице. Прототипы же, являясь аналогом окончательно изготовленных изделий, позволяют проанализировать особенности их конструкции и своевременно выявить возможные недостатки.

Моделирование работы механизмов, оценка их функциональных качеств — еще одна область применения быстрого прототипирования. Это относится как к новым изделиям, так и к модернизированным с изменением одной или нескольких деталей сборки. Другим очень важным фактором является возможность проверки качества сборки узлов и механизмов, оценка удобства и надежности крепления деталей.

На сегодня мы в компании «Сталь Партнер» используем 3d-печать для моделирования нестандартного оборудования, а также для изготовления выставочных образцов и сувенирной продукции. На фотографиях ниже вы можете видеть некоторые из них, а на видео показан процесс печати макета резервуара.

Автор: инженер-конструктор ООО «Сталь Партнер» Беседин Станислав

Поделиться