Введение

Выбор оптимального процесса производства присадок для конкретного дизайна часто может быть затруднен. Широкий спектр методов и материалов для 3D-печати означает, что часто подходят несколько процессов, но каждый из них предлагает изменения в точности размеров, поверхности или требования к последующей обработке.

Цель этой статьи — классифицировать и объяснять разницу между каждой технологией производства присадок. Наиболее распространенные методы печати будут идентифицированы вместе с наиболее распространенными приложениями и материалами, которые относятся к каждому из них.

Фотополимеризация

Фотополимеризация происходит, когда фотополимерная смола подвергается воздействию света с определенной длиной волны и подвергается химической реакции, чтобы стать твердой. Ряд аддитивных технологий используют это явление для создания сплошной части по одному слою за раз.

Некоторые SLA-методы печати печатающих частей вверх дном, когда они вытягиваются из смолы

ОАС

Стереолитография (SLA) использует платформу сборки, погруженную в полупрозрачный резервуар, заполненный жидкой фотополимерной смолой. Как только платформа сборки погружена в воду, одноточечный лазер, расположенный внутри машины, отображает площадь поперечного сечения (слоя) конструкции через дно бака, затвердевающую материал. После того, как слой был нанесен на карту и затвердел лазером, платформа поднимается и позволяет новому слою смолы проходить под частью. Этот процесс повторяется поэтапно для получения твердой части. Части обычно отверждаются УФ для улучшения механических свойств.

DLP

Прямая обработка света (DLP) соответствует почти идентичному методу изготовления деталей по сравнению с SLA. Основное различие заключается в том, что DLP использует экран цифрового проектора для мгновенного проецирования одного изображения каждого слоя. Поскольку проектор представляет собой цифровой экран, изображение каждого слоя состоит из квадратных пикселей, в результате чего образуется слой из небольших прямоугольных кирпичей, называемых вокселями. DLP может достичь более быстрого времени печати по сравнению с SLA для некоторых частей, так как каждый слой полностью экспонируется сразу, а не отслеживает площадь поперечного сечения лазером.

CDLP

Непрерывная прямая обработка света (CDLP) (иногда называемая непрерывным производством интерфейса жидкостей или CLIP) производит детали точно так же, как DLP, однако она полагается на непрерывное движение строительной пластины в направлении Z (вверх). Это позволяет увеличить время сборки, так как принтер не должен останавливаться и отделять деталь от плиты сборки после каждого слоя.

Процессы полимеризации Vat превосходны при производстве деталей с мелкой детализацией и обеспечивают гладкую поверхность. Это делает их идеальными для ювелирных изделий, инвестиционного литья и многих стоматологических и медицинских приложений. Материальные разработки также позволили распечатать литьевые пресс-формы с низким сроком службы. Основными ограничениями для ватерполимеризации являются размер сборки и прочность деталей.

Технологии Общие производители материалы
ОАС Formlabs, 3D-системы, DWS Стандартные, прочные, гибкие, прозрачные и литейные смолы
DLP Создатель B9, MoonRay Стандартные и литые смолы
CDLP Carbon3D, EnvisionTEC Стандартные, прочные, гибкие, прозрачные и литейные смолы

Слияние порошкового слоя

Технологии слияния порошкового слоя (PBF) используют тепловой источник для индуцирования слияния между частицами порошка до заданной области строительной зоны, по одному слою за раз, для получения твердой части. В большинстве технологий PBF используются механизмы для добавления и сглаживания порошка в виде детали, в результате чего конечный компонент заключен в порошок. Основные вариации технологий PBF исходят от различных источников энергии (лазеров или электронных пучков) и порошков, используемых в процессе (пластмассы или металлы).

Удаление порошкового штифта из процесса SLS с печатными частями, все еще заключенными в неспеченный порошок

СЛС

Селективное лазерное спекание (SLS) использует лазер для спекания тонких слоев порошкообразного материала на один слой за один раз для создания сплошной структуры. Процесс начинается с распространения исходного слоя порошка на строительной платформе. Затем поперечное сечение детали спекается лазером (затвердевает), после чего строительная платформа опускается на одну толщину слоя. Применяется свежий слой порошка, и процесс повторяется до тех пор, пока не образуется твердая часть. Результатом этого процесса является компонент, полностью заполняемый неспеченным порошком. Часть удаляют из порошка и затем очищают (как правило, с помощью сжатого воздуха). В промышленности SLS обычно относится к процессу спекания, используемому для получения частей из нейлона (иногда также керамических) из порошка.

SLM / DMLS

Как селективное лазерное плавление (SLM), так и прямое металлическое лазерное спекание (DMLS) производят детали по тому же методу, что и SLS. Основное различие заключается в том, что SLM и DMLS используются при производстве металлических деталей. SLM достигает полного расплава порошка, тогда как DMLS сжимает порошки. Это означает, что DMLS работает только со сплавами (никелевый сплав, Ti64 и т. Д.), В то время как SLM может использовать однокомпонентные металлы, такие как алюминий. В отличие от SLS, SLM и DMLS также требуется поддержка для компенсации высоких остаточных напряжений, возникающих в процессе сборки, что помогает ограничить вероятность возникновения искажений. DMLS — это наиболее хорошо зарекомендовавший себя металлический АМ-процесс с самой большой установленной базой.

EBM

В отличие от других технологий PBF, электронно-лучевое плавление (EBM) использует луч большой энергии, а не лазер, чтобы индуцировать слияние между частицами металлического порошка. Сфокусированный электронный пучок сканирует тонкий слой порошка, вызывая локализованное плавление и затвердевание в определенной площади поперечного сечения. Эти слои созданы для создания сплошной части. Электронно-лучевые системы производят меньше остаточных напряжений в деталях, что приводит к меньшему искажению и меньшей потребности в якорях и опорных конструкциях. В то время как EBM использует меньше энергии и может производить слои более быстрыми темпами, чем SLS, минимальный размер объекта, размер частиц порошка, толщина слоя и обработка поверхности обычно больше. Части EBM также изготавливаются в вакууме, и этот процесс можно использовать только с проводящими материалами.

Многоструйное слияние

Многоструйное слияние (MJF) работает аналогичным способом с другими технологиями PBF с добавлением одного дополнительного шага к процессу; Агент для уточнения. Слой порошка сборки сначала наносится на рабочую зону. Затем селективно применяют агент слияния, в котором частицы должны сливаться вместе, за которым следует локализованный агент, который вводится там, где действие слияния необходимо уменьшить или усилить. Манипуляционный агент уменьшает плавление на границе деталей для получения деталей с острыми и гладкими краями. Затем рабочая область подвергается воздействию энергии плавления для затвердевания частиц порошка. Затем процесс повторяется поэтапно, пока не будет сформирована полная часть.

Приложения

Технологии PBF предлагают большую свободу дизайна (как правило, не требуют поддержки ), что позволяет легко создавать сложные геометрии. Части обычно обладают высокой прочностью и жесткостью с широким диапазоном доступных методов пост-обработки, что означает, что PBF используется для изготовления концевых деталей. Ограничения PBF часто сосредоточены вокруг отделки поверхности (пористость и шероховатость поверхности), усадка или искажение деталей и проблемы, связанные с обработкой и удалением порошка.

Технологии Общие производители материалы
СЛС EOS, Stratasys Нейлон, алюмоил, нейлон с углеродным волокном, PEEK, PrimePart (гибкий) нейлон
SLM / DMLS EOD, 3D-системы, Sinterit Алюминий, титан, нержавеющая сталь, никелевые сплавы, кобальт-хром
EBM Arcam Титан, кобальт-хром
Многоструйное слияние HP нейлон

Экструзия материала

Подобно тому, как зубная паста выжимается из трубки, технологии экструзии материала выдавливают материал через сопло на строительную пластину. За ним следует заранее заданный путь, создающий часть вверх по слою.

FDM экструдирует термопластик из нагретого сопла по заранее определенному пути для создания деталей

технологии

FDM

Моделирование наплавляемого осаждения (FDM) (иногда называемое формованным волокнистым волокном или FFF) использует цепочку твердого термопластичного материала (нити), проталкивая его через нагретое сопло и плавя его в процессе. Принтер непрерывно перемещает это сопло вокруг, укладывая расплавленный материал в точном месте, где он мгновенно охлаждается и затвердевает. Это создает часть за слоем. FDM — наиболее широко используемая технология 3D-печати.

Приложения

Быстрый и экономически эффективный метод создания нефункциональных прототипов. FDM имеет некоторые ограничения по размерности и очень анизотропны.

Технологии Общие производители материалы
FDM Stratasys, Ultimaker, MakerBot, Markforged ABS, PLA, нейлон, ПК, огнеупорный нейлон, Onyx, экзотическая нить (заполненные бамбуком, заполненные деревом, заполненные медью и т.д.)

Подпишитесь на информационный бюллетень 3D Hubs и получите двухнедельные практические статьи по 3D-печати

Струйная обработка материалов

Массовая струйная обработка часто сравнивается с процессом двукратной струйной печати. Использование фотополимеров, металлов или воска, которые отверждаются или затвердевают при воздействии на светлые или повышенные температуры, закладываются (печатаются) по одному слою за один раз. Характер процесса струйной обработки материала позволяет печатать различные материалы в одной и той же части. Это часто используется при печати поддержки из другого материала во время фазы сборки.

Матричный струйный принтер, иллюстрирующий, насколько велики машины, часто

Струйная обработка материалов

Массовая струйка распределяет фотополимер из сотен крошечных струй в печатающей головке для создания частичного слоя за слоем. Это позволяет операциям струйной подачи материала быстро и качественно откладывать строительный материал по сравнению с другими точечными технологиями осаждения, которые следуют по пути завершения площади поперечного сечения слоя. Когда капли осаждаются на платформу сборки, они отверждаются ультрафиолетовым светом. Процессы струйной обработки требуют поддержки, и это часто печатается одновременно во время сборки из распустимого материала, который легко удаляется во время последующей обработки.

Нано-частичная струйная

Нано-частичная струйная обработка (NPJ) использует жидкость, содержащую наночастицы металлов или наночастицы носителя, загружаемые в принтер в качестве картриджа и впрыскиваемые в лоток для сборки в чрезвычайно тонких слоях капель. Высокие температуры внутри оболочки корпуса вызывают испарение жидкости, оставляя металлические детали.

министерство обороны

Принтеры для струйной печати Drop on demand (DOD) имеют 2 струй печати; один для осаждения строительных материалов (как правило, воскоподобного материала) и другого для растворяющегося материала носителя. Подобно традиционным технологиям AM, принтеры DOD следуют заданному пути и материалу струи (точным образом) для создания площади поперечного сечения компонента за слоем. На этих машинах также используется мухорез, который снимает площадь сборки после создания каждого слоя, чтобы обеспечить ровную поверхность перед печатью следующего слоя. Технология DOD обычно используется для производства «восковых» узоров для литья и литья по выплавляемым моделям для литья и литья по выплавляемым моделям.

Массивная струйка идеально подходит для реалистичных прототипов, обеспечивая отличные детали, высокую точность и гладкую поверхность. Материальная струйка позволяет дизайнеру печатать дизайн в нескольких цветах и ​​несколько материалов в одной печати. Основными недостатками печати с технологиями струйной обработки материалов являются высокая стоимость, а УФ-активированные фотополимеры со временем теряют механические свойства.

Технологии Общие производители материалы
Струйная обработка материалов Stratasys (Polyjet), 3D-системы (MultiJet) Жесткие, прозрачные, многоцветные, резиноподобные, ABS-подобные и жаропрочные смолы. Многослойная многоцветная печать в одной части
NPJ Xjet Нержавеющая сталь, керамика
министерство обороны Solidscape воск

Сжигание связующего

Сжатие связующего представляет собой процесс печати связующего вещества на порошковом слое с образованием поперечных сечений детали по одному слою за раз. Эти слои связываются друг с другом, образуя твердую часть.

Часть впрыскивающего связующего после удаления из печатного порошка

Сжигание связующего

Сжатие связующего отпечатывается аналогично SLS, где требуется исходный слой порошка. Печатающая головка перемещается по поверхности печати, осаждая связующие капли (обычно диаметром 80 мкм), чтобы создать площадь (слой) поперечного сечения, которая образует деталь. Как только слой был напечатан, порошковый слой опускается, и новый слой порошка распространяется по недавно напечатанному слою. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будет сформирована твердая часть. Затем часть остается в порошке для излечения и усиления. После этого часть удаляют из порошкообразного слоя, а несвязанный порошок удаляют через сжатый воздух. Иногда для улучшения механических свойств добавляется инфильтратор. Одним из основных преимуществ струйного впрыскивания является то, что сопла могут содержать цвет, позволяющий печатать сложные геометрии с большим количеством цвета.

Сжатие связующего идеально подходит для применений, которые демонстрируют эстетику и форму (архитектурные модели, упаковка, эргономическая проверка и т. Д.). Как правило, они не подходят для функциональных применений, где нагрузки будут применяться из-за хрупкого характера связующего / клеящего соединения.

Технологии Общие производители материалы
Сжигание связующего 3D-системы, Voxeljet Силикатный песок, материал частиц ПММА, гипс
Сжигание связующего ExOne Нержавеющая сталь, керамика, кобальт-хром, карбид вольфрама

Прямое отложение энергии

Прямое энергетическое осаждение (DED) создает части из расплавленного материала при его осаждении. Он преимущественно используется с металлическими порошками или проволокой и часто упоминается как осаждение металла.

LENS

Технология лазерной инженерной сетки (LENS) использует головку для осаждения, состоящую из лазерной оптики, порошковых сопел и трубок из инертного газа, чтобы расплавить порошок, поскольку он осаждается, образуя твердую часть слоя за слоем. Подложка обычно представляет собой плоскую металлическую пластину, на которую накладывается деталь или на существующую деталь, к которой добавлен материал. Лазер создает расплавленный бассейн на площади сборки, и порошок распыляется в бассейн, плавится, а затем затвердевает.

 

EBAM

Производство электронно-лучевой добавки (EBAM) используется для создания металлических деталей с использованием металлического порошка или проволоки, сваренной вместе с использованием электронного луча в качестве источника тепла. Изготовление деталей аналогично LENS, электронные лучи более эффективны, чем лазеры, и работают в вакууме с использованием технологии, первоначально разработанной для использования в космосе.

Технологии DED используются исключительно в производстве металлических присадок. Характер процесса означает, что они идеально подходят для ремонта или добавления материала к существующим компонентам (таким как лопатки турбины). Опора на плотные опорные конструкции делает DED идеальным для изготовления деталей с нуля.

Предыдущая статьяПроцесс производства модели для 3D печати
Зовут меня Беляев Вадим Алексеевич. (03.09.1975) Родился в городе Макеевка, в Донецкой области. Название как у деревни, хотя город большой. В двухгодичном возрасте, родители увезли меня из цветущей Украины в сухие казахстанские степи, а конкретно в город Рудный в Кустанайской области. Там я провел все детскую жизнь. Но вот волей судьбы в 1995, я опять вернулся в родной город, где и живу поныне. Работал я и автослесарем, горным электрослесарем, кем я только не работал… Сейчас работаю в магазине крупной компьютерной сети «Диавест», сервисным инженером. Ремонтирую компьютерную технику. Налаживаю и тестирую её.

НЕТ КОММЕНТАРИЕВ

Добавить комментарий