Аддитивные технологии и аддитивное производство
Современные разработки и оборудование могут существенно сокращать расход материалов, ускорять выпуск сложных деталей и расширять возможности производства. Один из ярчайших примеров — использование аддитивных технологий. В статье читайте о том, что это такое, какие они бывают и зачем нужны.
Что такое аддитивные технологии?
Аддитивные технологии (общее название всех технологий 3D-печати) позволяют изготавливать любое изделие послойно на основе компьютерной 3D-модели.
При традиционном производстве все начинается с заготовки, в которую потом вносятся корректировки, чтобы отсечь все лишнее или деформировать. В случае с аддитивными технологиями из ничего (а точнее, из аморфного расходного материала) выстраивается новое изделие.
В зависимости от технологии, объект может строиться снизу-вверх или наоборот, а также приобретать различные свойства: прочность, гибкость, термостойкость и т.д.
Что такое аддитивные технологии?
Аддитивные технологии (общее название всех технологий 3D-печати) позволяют изготавливать любое изделие послойно на основе компьютерной 3D-модели.
При традиционном производстве все начинается с заготовки, в которую потом вносятся корректировки, чтобы отсечь все лишнее или деформировать. В случае с аддитивными технологиями из ничего (а точнее, из аморфного расходного материала) выстраивается новое изделие.
В зависимости от технологии, объект может строиться снизу-вверх или наоборот, а также приобретать различные свойства: прочность, гибкость, термостойкость и т.д.
Общая схема аддитивного производства.
Общая схема аддитивного производства.
Сегодня 3D-принтеры способны работать не только с огромным ассортиментом инженерных пластиков и фотополимерными смолами, но и с композитными порошками, различными типами металлов, керамикой, песком.
Аддитивные технологии спользуются в машиностроении, промышленности, науке, образовании, проектировании, медицине, литейном производстве и многих других сферах.
Сегодня 3D-принтеры способны работать не только с огромным ассортиментом инженерных пластиков и фотополимерными смолами, но и с композитными порошками, различными типами металлов, керамикой, песком.
Аддитивные технологии спользуются в машиностроении, промышленности, науке, образовании, проектировании, медицине, литейном производстве и многих других сферах.
Схематично различия в традиционном и аддитивном производстве можно изобразить следующим образом.
Схематично различия в традиционном и аддитивном производстве можно изобразить следующим образом.
Преимущества аддитивных технологий
Улучшенные свойства готовой продукции
Благодаря послойному построению, изделия обладают уникальным набором свойств. Например, детали, созданные на металлическом 3D-принтере по своему механическому поведению, плотности, остаточному напряжению и другим свойствам превосходят аналоги, полученные с помощью литья или механической обработки.
Большая экономия сырья
Аддитивные технологии используют то количество материала, которое нужно для производства вашего изделия. При традиционных способах изготовления потери сырья могут составлять до 80-85%.
Преимущества аддитивных технологий
Улучшенные свойства готовой продукции
Благодаря послойному построению, изделия обладают уникальным набором свойств. Например, детали, созданные на металлическом 3D-принтере по своему механическому поведению, плотности, остаточному напряжению и другим свойствам превосходят аналоги, полученные с помощью литья или механической обработки.
Большая экономия сырья
Аддитивные технологии используют то количество материала, которое нужно для производства вашего изделия. При традиционных способах изготовления потери сырья могут составлять до 80-85%.
Литейная форма. Сделано Глобатэк
Литейная форма. Сделано Глобатэк
Возможность изготовления изделий со сложной геометрией
Оборудование для аддитивных технологий позволяет производить предметы, которые невозможно получить другим способом: например, деталь внутри детали или очень сложные системы охлаждения на основе сетчатых конструкций, которые не получить ни литьем, ни штамповкой.
Мобильность производства и ускорение обмена данными
Больше никаких чертежей, замеров и громоздких образцов — только компьютерная модель, которую можно передать в считанные минуты даже на другой конец света и сразу отправить на 3D-печать.
Возможность изготовления изделий со сложной геометрией
Оборудование для аддитивных технологий позволяет производить предметы, которые невозможно получить другим способом: например, деталь внутри детали или очень сложные системы охлаждения на основе сетчатых конструкций, которые не получить ни литьем, ни штамповкой.
Мобильность производства и ускорение обмена данными
Больше никаких чертежей, замеров и громоздких образцов — только компьютерная модель, которую можно передать в считанные минуты даже на другой конец света и сразу отправить на 3D-печать.
Корпус блока предохранителей. Сделано Глобатэк
Корпус блока предохранителей. Сделано Глобатэк
Технологии аддитивного производства
FDM (Fused deposition modeling)
Послойное построение изделия из расплавленной пластиковой нити (филамента). Самый распространенный способ 3D-печати в мире, на основе которого работают миллионы 3D‑принтеров — от самых дешевых до промышленных систем.
FDM-принтеры печатают различными типами пластиков, самым популярным и доступным из которых является ABS. Изделия из пластика отличаются высокой прочностью, гибкостью, прекрасно подходят как для прототипов, так для функциональных деталей.
Технологии аддитивного производства
FDM (Fused deposition modeling)
Послойное построение изделия из расплавленной пластиковой нити (филамента). Самый распространенный способ 3D-печати в мире, на основе которого работают миллионы 3D‑принтеров — от самых дешевых до промышленных систем.
FDM-принтеры печатают различными типами пластиков, самым популярным и доступным из которых является ABS. Изделия из пластика отличаются высокой прочностью, гибкостью, прекрасно подходят как для прототипов, так для функциональных деталей.
Пример FDM-печати, материал ULTEM
Пример FDM-печати, материал PETG
Пример FDM-печати, материал ABS
Пример FDM-печати, материал ULTEM
Пример FDM-печати, материал PETG
Пример FDM-печати, материал ABS
FGF-печать
Еще один популярный вариант печати пластиком. Вместо нитей используются гранулы.
-
FGF-принтеры обычно оснащены более крупными экструдерами, которые могут обеспечивать более быстрое и равномерное нанесение материала на строительную платформу.
-
Гранулы обычно стоят в 5-10 раз дешевле, чем тот же материал в виде нити
-
FGF-экструдеры используются как части роботизированных печатных систем для печати стен, фасадов, макетов и т.д.
-
Превосходный вариант для печати по-настоящему крупных изделий.
FGF-печать
Еще один популярный вариант печати пластиком. Вместо нитей используются гранулы.
-
FGF-принтеры обычно оснащены более крупными экструдерами, которые могут обеспечивать более быстрое и равномерное нанесение материала на строительную платформу.
-
Гранулы обычно стоят в 5-10 раз дешевле, чем тот же материал в виде нити
-
FGF-экструдеры используются как части роботизированных печатных систем для печати стен, фасадов, макетов и т.д.
-
Превосходный вариант для печати по-настоящему крупных изделий.
FGF-печать
FGF-печать
FGF-печать
FGF-печать
FGF-печать
FGF-печать
SLM (Selective laser melting)
Селективное лазерное сплавление металлических порошков. 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.
Особенную популярность набирает печать медью для высокотехнологичных отраслей и ювелирной промышленности.
В России изготовлением SLM-принтеров занимается компания 3DLAM.
SLM (Selective laser melting)
Селективное лазерное сплавление металлических порошков. 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.
Особенную популярность набирает печать медью для высокотехнологичных отраслей и ювелирной промышленности.
В России изготовлением SLM-принтеров занимается компания 3DLAM.
Пример SLM-печати, материал — медь
Пример SLM-печати, материал — титановый сплав
Пример SLM-печати, материал — алюминий
Пример SLM-печати, материал — медь
Пример SLM-печати, материал — титановый сплав
Пример SLM-печати, материал — алюминий
SLA
Лазерная стереолитография, отверждение жидкого фотополимерного материала под действием лазера. Эта технология аддитивного цифрового производства ориентирована на изготовление высокоточных изделий с различными свойствами.
Одним из ведущих производителей профессиональных SLA-принтеров является китайская компания UnionTech.
SLA
Лазерная стереолитография, отверждение жидкого фотополимерного материала под действием лазера. Эта технология аддитивного цифрового производства ориентирована на изготовление высокоточных изделий с различными свойствами.
Одним из ведущих производителей профессиональных SLA-принтеров является китайская компания UnionTech.
Мастер-модель корпуса
Деталь макета из полупрозрачной смолы
Прототип лопасти беспилотника
Мастер-модель корпуса
Деталь макета из полупрозрачной смолы
Прототип лопасти беспилотника
SLS (Selective laser sintering)
Cелективное лазерное спекание полимерных порошков. С помощью этой технологии можно получать большие изделия с различными физическими свойствами (повышенная прочность, гибкость, термостойкость и др.).
Одним из крупнейших производителей SLS-принтеров является китайская компания Farsoon.
SLS (Selective laser sintering)
Cелективное лазерное спекание полимерных порошков. С помощью этой технологии можно получать большие изделия с различными физическими свойствами (повышенная прочность, гибкость, термостойкость и др.).
Одним из крупнейших производителей SLS-принтеров является китайская компания Farsoon.
Пример SLS-печати
Процесс спекания порошка лазером
Пример SLS-печати
Пример SLS-печати
Процесс спекания порошка лазером
Пример SLS-печати
Технологии быстрого прототипирования
В отдельную категорию стоит вынести технологии быстрого прототипировани для получения образцов для визуальной оценки, тестирования или мастер-моделей для создания литейных форм.
PolyJet — отверждение жидкого фотополимера под воздействием ультрафиолетового излучения. Используется в линейке 3D-принтеров Objet компании Stratasys. Технология используется для получения прототипов и мастер-моделей с гладкими поверхностями.
MJM (Multi-jet Modeling) — многоструйное моделирование с помощью фотополимерного или воскового материала. Эта технология позволяет изготавливать выжигаемые или выплавляемые мастер-модели для литья и прототипы. Используется в 3D-принтерах серии ProJet компании 3D Systems. Альтернатива Polyjet.
Технологии быстрого прототипирования
В отдельную категорию стоит вынести технологии быстрого прототипировани для получения образцов для визуальной оценки, тестирования или мастер-моделей для создания литейных форм.
PolyJet — отверждение жидкого фотополимера под воздействием ультрафиолетового излучения. Используется в линейке 3D-принтеров Objet компании Stratasys. Технология используется для получения прототипов и мастер-моделей с гладкими поверхностями.
MJM (Multi-jet Modeling) — многоструйное моделирование с помощью фотополимерного или воскового материала. Эта технология позволяет изготавливать выжигаемые или выплавляемые мастер-модели для литья и прототипы. Используется в 3D-принтерах серии ProJet компании 3D Systems. Альтернатива Polyjet.
Анатомическая модель. PolyJet-печать
Анатомическая модель. PolyJet-печать
CJP (Color jet printing) — послойное распределение клеящего вещества по порошковому гипсовому материалу. Используется в 3D-принтерах 3D Systems серии ProJet x60.
С помощью CJP изготавливают яркие красочные прототипы продукции для тестирования и презентаций, а также различные сувениры, архитектурные макеты.
CJP (Color jet printing) — послойное распределение клеящего вещества по порошковому гипсовому материалу. Используется в 3D-принтерах 3D Systems серии ProJet x60.
С помощью CJP изготавливают яркие красочные прототипы продукции для тестирования и презентаций, а также различные сувениры, архитектурные макеты.
CJP-печать
CJP-печать
Аддитивные технологии в России
Отечественные предприятия с каждым годом все более активно используют системы 3D‑печати в производственных и научных целях. Аддитивное оборудование, грамотно встроенное в производственную цепочку, позволяет не только сократить издержки и сэкономить время, но и начать выполнять сложные задачи.
1,5 млн рублей за полгода сэкономили железнодорожники за счет 3D-печати деталей >>
Смотрите репортаж телеканала «Россия» об использовании SLM 280HL, установленном специалистами Глобатэк 3D в Самарском государственном аэрокосмическом университете:
Аддитивные технологии в России
Отечественные предприятия с каждым годом все более активно используют системы 3D‑печати в производственных и научных целях. Аддитивное оборудование, грамотно встроенное в производственную цепочку, позволяет не только сократить издержки и сэкономить время, но и начать выполнять сложные задачи.
1,5 млн рублей за полгода сэкономили железнодорожники за счет 3D-печати деталей >>
Смотрите репортаж телеканала «Россия» об использовании SLM 280HL, установленном специалистами Глобатэк 3D в Самарском государственном аэрокосмическом университете:
Компания Глобатэк 3D с 2010 года занимается поставкой в Россию новейших систем 3D‑печати и 3D‑сканирования. Оборудование, установленное нашими специалистами, работает в крупнейших университетах (МГТУ им. Баумана, МИФИ, Университет МИСИС и др.), на промышленных предприятиях, в учреждениях ВПК и аэрокосмической отрасли.
Компания Глобатэк 3D с 2010 года занимается поставкой в Россию новейших систем 3D‑печати и 3D‑сканирования. Оборудование, установленное нашими специалистами, работает в крупнейших университетах (МГТУ им. Баумана, МИФИ, Университет МИСИС и др.), на промышленных предприятиях, в учреждениях ВПК и аэрокосмической отрасли.
Нужен 3D-принтер?
Если ваша компания планирует приобрести оборудование для аддитивного производства, позвоните по телефону +7 495 646-15-33, и консультанты компании Глобатэк помогут вам с выбором.
Нужен 3D-принтер?
Если ваша компания планирует приобрести оборудование для аддитивного производства, позвоните по телефону +7 495 646-15-33, и консультанты компании Глобатэк помогут вам с выбором.
7 вопросов про аддитивные технологии
Это общее названии всех технологий 3D-печати. Суть в том, что при создании изделия материал послойно добавляется, в отличие от традиционной обработки, когда материал удаляют. Основой служит не физическая заготовка, а цифровая 3D-модель.
В самых разных сферах: медицина, аэрокосмос, машиностроение, литейное производство, производство электроники, наука, образование, ювелирное дело, строительство, архитектура — и это далеко не полный список.
Среди наиболее популярных:
-
Пластики, в т.ч. усиленные угле- и стекловолокном, резиноподобные, высокотемпературные.
-
Пластики бывают как в нитях, так и в гранулах. Последние популярных, благодаря тому, что стоят в 5-10 раз дешевле и используются для быстрой печати крупных изделий.
-
Фотополимерные смолы для изделий с очень гладкой поверхностью.
-
Композитные порошки для прочных промышленных деталей.
-
Металлы: сталь, никель, хром, медь и др.
-
Можно печатать детали любой сложной формы, включая внутренние полости и решетчатые структуры.
-
Быстрое прототипирование: от идеи до физического образца за часы, без дорогостоящей оснастки.
-
Легко менять модель под задачу или пожелания заказчика.
-
Используется только нужное количество сырья. Отходов почти нет.
-
Выгода на малых партиях и единичном производстве.
Это по-прежнему FDM и FGF, т.е. печать пластиком. Изделия из пластика отличаются высокой прочностью, гибкостью, прекрасно подходят как для прототипов, так для функциональных деталей. Можно напечатать практически что угодно.
Конечно. Существует большой выбор материалов с самыми разными оттенками. Кроме того, при печати гранулами можно получать градиентные цвета. Некоторые современные 3D-принтеры оснащены системами, позволяющими автоматически переключаться между катушками и использовать до 16 цветов в одной модели.
Зависит от материала, ориентации слоев, заполнения. Для нагруженных деталей используют PETG, ABS, нейлон, угле- и стекловолокно, полимерные и металлические порошки.
На гранульных принтерах печатают функциональные столы и стулья, а SLM-детали по прочности не уступают литым аналогам, а иногда и превосходят их.
Из пластиков с углеволокном печатают функциональные кронштейны, шестерни и корпусные детали, выдерживающие серьезные механические нагрузки.
