Вступление
Существует различные технологии 3D печати. Их не так мало, как может показаться, беря во внимание молодость самого принципа объемной печати. Сегодня различные технологии 3D-печати находят широкое применение в промышленности, а также во многих других областях.
Появление и развитие 3D печати породило к появлению новых отраслей смежных и необходимых для воплощения технологии в жизнь. Так появилась отрасль производства специальных и разнообразных 3D принтеров и расходных материалов к ним. В частности фотополимерной смолы для SLA технологии и LCD/DLP принтеров. Посмотреть на варианты фотополимерной смолы вы можете на сайте https://shop.plexiwire.com.ua/фотополимер-для-принтера/. Смолы нескольких цветов используются на производстве для моделирования и прототипирования деталей и узлов.
Технологии 3D печати
Рассмотрим технологии 3D печати, которые наиболее востребованы на производстве, а некоторые уже популярны в быту. Кратко, но ёмко познакомимся с тремя технологиями 3D-печати:
- SLA;
- SLS;
- FDM;
- DMLS (SLM).
SLA технологии 3D печати
Технология стереолитографии, более известные под аббревиатурой SLA технологии, была первая технология 3D печати. Её изобрёл американец Charles W. Hull в 1986 году. Позже он стал соучредителем крупнейшей компании в данной отрасли — 3D Systems.
Данная технология основана на процессе фотополимеризации смол чувствительных к УФ излучению. Для полимеризации смолы использовался лазер. На принципе этой технологии были созданы новые методы 3D печати:
- Технология DLP, в которой используется видеопроектор вместо лазера;
- LCD технология, в которой используют ЖК-экран в качестве источника ультрафиолетового излучения.
Помимо этих технологий печати, которыt знакомы потребителям по принтерам группы LCD/DPL, появились технологии основанные на процессе фотополимеризации смол MovingLight от Prodways или Digital Light Synthesis от Carbon. Они ускорили процесс печати.
Технология SLA долгое время использовалась лишь в промышленности и лабораториях. Однако с годами она становилась все более доступной как с точки зрения цены, так и с точки зрения простоты использования.
Например, 3D-принтер Orange 30 от компании Longer3D (он на фото). Сегодня он доступен по цене от 200 евро. Это небольшое офисное устройство, которое идеально впишется в любой офис или квартиру. Работает на технологии LCD печати с небольшим объемом печати 120x68x170 мм, 2,8-дюймовым полно цветным сенсорным экраном и разрешением пикселей 47,25 мкм. Для печати производитель предлагает смолы бежевого, серого, черного и белого цветов. 3D-принтер совместим со смолами сторонних производителей.
SLS технологии 3D печати
Технология селективного лазерного спекания, более известна под аббревиатурой SLS (selective laser sintering) появилась в 80-х годах. Доктора Карл Декард и Джо Биман из Техасского университета в Остине, США, разработали технологию плавления в порошковой среде. Эти технологии позволяют обрабатывать различные материалы, от полимеров до металлов с помощью лазера.
Как работает SLS технология?
Селективное лазерное спекание (SLS) позволяет печатать функциональные трехмерные объекты без использования связующих веществ или дополнительных этапов сборки.
Перед печатью с помощью приложений САПР (например, CATIA, SolidWorks, ProEngineer) необходимо создать трехмерный проект. Затем файлы САПР разбиваются на множество горизонтальных уровней с помощью специального программного обеспечения для нарезки и отправляются на принтер.
Печать конечного продукта начинается нанесением специального порошка слой за слоем. Частицы порошка сплавляются вместе под воздействием высоких температур углекислотного лазера.
Технология 3D печати FDM
Сегодня FDM технология самая популярная технология 3D-печати в промышленности.
Технология моделирования методом наплавления известная под своим английским названием FDM (Fused Deposition Modeling) или FFF (Fused Filament Fabrication) была разработана С. Скоттом Крампом в конце 1980-х годов и выпущена в жизнь созданной им компанией Stratasys (США) в 1990 году.
Как работает FDM?
Этот метод часто описывается как, самый простой из существующих технологий. FDM основана на трех элементах:
- платформе для печати, на которой печатается объект,
- катушке с нитью, которая подает материал для печати,
- и печатающей головке, которая называется экструдером.
Нить раскатывается, а затем расплавляется экструдером, который затем слой за слоем наносит материал на печатную форму.
DMLS технология 3D печати
В 1994 году компания EOS запатентовала свой процесс DMLS (Direct metal laser sintering), а в 1995 году Институт Фраунгофера ввел термин SLM вместо DMLS для выборочного (селективного) лазерного плавления. Теперь SLM – это немецкий бренд промышленных 3D-принтеров.
В терминах DMLS и SLM нужно понимать, что процессы 3D-печати металлом работают путем плавления (melting), а не спекания (sintering).
Разница между спеканием и плавлением очень проста: при плавлении металл переходит из твердого состояния в жидкое из-за высокой температуры. Во время спекания металл не может расплавиться, так как используемая температура недостаточно высока. В результате частицы металла агломерируются и оставляют после себя полости и, следовательно, отверстия.
Как работает SLM?
Как и любой другой метод 3D-печати, проектирование детали начинается с создания 3D-модели с помощью программного обеспечения САПР. Затем деталь разрезается на множество слоев с помощью слайсера. В этой технологии толщина слоя обычно составляет от 20 до 60 мкм.
Чтобы начать процесс печати, 3D-принтер заполняет свою камеру защитным газом, а затем нагревает е` до оптимальной температуры печати. Затем на строительную площадку наносится тонкий слой порошка в соответствии с высотой, предварительно определенной программным обеспечением машины. Затем волоконно-оптический лазер (200/400 Вт) сканирует поперечное сечение компонента и расплавляет металлические частицы. Когда слой готов, чаша опускается и добавляется еще один слой порошка. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет создана последняя часть.
По окончании 3D-принтер должен остыть, а не расплавленный порошок нужно удалить со строительной площадки. Чтобы увидеть отпечатанную деталь, ее обычно пылесосят. Деталь крепится к пластине, как правило, с помощью дополнительных опор которые удаляют механической или электроэрозионной обработкой.
Заключение
Итак, все технологии 3D печати начинаются с создания 3D модели с помощью приложения САПР (SolidWorks, TinkerCAD или Blender). Перед отправкой полученного 3D-файла на принтер он разбивается на множество отдельных слоев в формате STL с помощью специального программного обеспечения (например, Makerware, Cura или Repetier). Теперь вы можете приступить к печати самостоятельно.
©ehto.ru