Стереолітографія (Stereolithography)

 
Стереолітографія (Stereolithography)
Технологія стереолітографії (SL) широко визнана в якості першого у світі процесу 3D друку, запущеного в серійне виробництво. SL – це технологія, яка використовує вплив лазера на фотополімерну смолу, в результаті чого смола вулканізується і утворює тверді шари майбутньої моделі. За допомогою стереолітографії можна створювати об'єкти з високою точністю. Це складний процес, але, кажучи простою мовою, фотополімерні об'єкти утворюються в ємності з рухомою платформою всередині. Лазерний промінь прямує по осях XY по всій поверхні смоли, у відповідності з 3D даними, що надходять в принтер (.stl файл), в результаті чого фотополімер твердне саме там, де лазер потрапляє на поверхню. Після завершення шару платформа переміщається по осі Z, і лазер проходить по  наступному шару. Це продовжується до тих пір, поки весь об'єкт не буде завершено, і платформа може бути піднята з ємності.

В силу характеру стереолітографії, при прототипуванні потрібні допоміжні опори для деяких деталей, зокрема, для виступаючих або нависають елементів. Надалі опори видаляються вручну. Інші кроки постобробки включають очищення і коректування моделі.

Загальноприйнято, що стереолитография є однією з найбільш точних технологій 3D-друку з високою якістю поверхні. Однак граничні фактори включають в себе кроки постпроцесінгу, що забезпечують стійкість і стабільність матеріалів з плином часу.

Модель SLA
 

Цифрова світлодіодна проекція – DLP(Digital Light Processing)

 
Цифрова світлодіодна проекція – DLP(Digital Light Processing)
Цифрова світлодіодна проекція (DLP) – ця технологія має схожість з стереолітографіей,  тому що вона також заснована на роботі з фотополімерної смолою. Основною відмінністю є джерело світла. У технології DLP використовується більш традиційне джерело світла, наприклад дугова лампа з рідкокристалічною дисплейною панеллю або деформований дзеркальний пристрій, який висвітлює всю поверхню ванни з фотополімерної смолою за один прохід, за рахунок чого процес цифрової світлодіодної проекції працює набагато швидше, ніж стереолітографія.

Також, як і SLA, LP виробляє високоточні деталі з відмінною роздільною здатністю, схожість також включає необхідність постобробки деталей і видалення опор. Тим не менше, одним з переваг DLP є можливість знизити кількість відходів, що призводить до зменшення експлуатаційних витрат.

Замовити 3D-друк за технологією DLP

DLP модель ювелірних виробів
 

Вибіркове лазерне спікання – SLS (Selective Laser Sintering)

 
Вибіркове лазерне спікання – SLS (Selective Laser Sintering)

Вибіркове лазерне спікання (SLS) – це технологія 3D друку, яка працює з порошковими матеріалами. Лазерний промінь по осях XY проходить через щільно спресований порошкоподібний матеріал, згідно 3D даних, які подаються в принтер. В результаті взаємодії лазера з порошком, частинки спікаються одна з одною, утворюючи тверду речовину. Оскільки після завершення кожного шару платформа опускається, необхідно застосування гладенького валика (ролика), який вирівнює поверхню порошку для наступного проходу лазера і злиття з попереднім шаром.

Камера області побудови повністю герметична, це необхідна умова для підтримання температурного режиму під час процесу плавлення обраного порошкового матеріалу. Після завершення друку, надлишки порошку видаляються, і залишається тільки надрукована деталь. Ключовою перевагою технології є те, що під час друку шари порошку служать в якості опорної конструкції для нависаючих деталей виробу, а, отже, за допомогою технології SLS можна надрукувати конструкції будь-якої складності.

З іншого боку, з-за високих температур, необхідних для лазерного спікання, час охолодження деталі може бути значним. Крім того, великою проблемою цієї технології є пористість готових виробів. Незважаючи на те, що були досягнуті значні поліпшення в цьому напрямку, іноді потрібно інфільтрація з іншими матеріалами для поліпшення механічних характеристик.

Технологія лазерного спікання дозволяє обробляти пластикові і металеві матеріали, хоча для спікання металу використовуються набагато більш потужний лазер і більш високі температури. Деталі, виготовлені за технологією SLS, набагато міцніше, ніж вироби, виготовлені з технологій DLP і SLA, але по точності і обробці поверхні SLS поступається.

Модель SLS
 

Екструзія, моделювання методом наплавлення – FDM (Fused Deposition Modeling)

 
Екструзія, моделювання методом наплавлення – FDM (Fused Deposition Modeling)

3D друк з використанням екструзії термопластичного матеріалу є найбільш поширеною і відомою технологією прототипування. Найбільш популярна назва технології – це моделювання методом наплавлення (FDM - Fused Deposition Modeling), проте ця назва є зареєстрованою торговою маркою компанії Stratasys, яка перша розробила цю технологію.

Компанія Stratasys впровадила технологію FDM на початку 1990-х років, однак і сьогодні ця технологія є технологією промислового рівня 3D друку. Поширення настільних 3D принтерів у 2009 році, які в значній мірі використовують аналогічний процес, призвело до появи другої назви технології – моделювання методом наплавлення ниток, або вільна форма виготовлення (Fused Filament Fabrication (FFF) або FreeForm Fabrication (FFF)) – з-за патентів, які досі належать Stratasys.

Найбільш ранні RepRap принтери і всі наступні модифікації як з відкритим вихідним кодом, так і комерційні, використовують технологію екструзії. Однак, після того, як Stratasys заявила про порушення патентних прав проти компанії Afinia, постало питання про те, як буде розвиватися сегмент ринку настільних 3D принтерів початкового рівня, так як всі вони потенційно знаходяться на лінії вогню за порушення патентних прав Stratasys.

Суть технології полягає в розплавленні пластикової нитки в нагрітому екструдері, і послідовному формуванні шарів на області побудови у відповідності з 3D даними, відправленими в принтер.

Компанія Stratasys розробила ряд запатентованих матеріалів промислового класу для своєї технології FDM, які підходять для застосування в деяких виробничих сферах. Для сегменту 3D принтерів початкового рівня різноманітність матеріалів більш обмежена, але асортимент постійно поповнюється. Найбільш поширеними матеріалами для настільних FFF 3D принтерів є ABS і PLA.

FDM/FFF технології вимагають опорних конструкцій для будь-яких деталей з виступаючими або нависаючими елементами. Це тягне за собою застосування другого водорозчинного матеріалу, який дозволяє відносно легко видалити опори після завершення 3D друку. Крім того, альтернативним варіантом є видалення підтримок вручну шляхом відламування їх від готової моделі. Опорні конструкції або їх відсутність – основне обмеження для настільних FFF принтерів. Тим не менше, по мірі розвитку принтерів і оснащення їх подвійним екструдером, ця проблема втрачає свою актуальність.

З точки зору виготовлення моделей, технологія FDM є точним і надійним процесом, незважаючи на необхідність постобробки. 

Ці технології можуть працювати досить повільно для деяких конструкцій зі складною геометрією і адгезія шарів може бути істотною проблемою, в результаті чого деталь виходить неоднорідною, але за допомогою постобробки, наприклад, використовуючи ацетон для ABS, всі ці питання можна вирішити.

Замовити 3D-друк за технологією FDM

Модель FDM
 

Струменевий тривимірний друк (3DP, Binder Jetting, Material Jetting)

 

Струменевий єднальний 3D друк (3DP, BinderJetting)

Струменевий тривимірний друк (3DP, Binder Jetting, Material Jetting)

Контури моделі друкуються спеціальними сполучними речовинами на послідовних тонких шарах порошку. Як і у випадку з іншими порошковими системами після кожного шару платформа опускається, і спеціальний валик або лезо розгладжує порошок для наступного проходу друкуючої головки зі зв'язуючим матеріалом для злиття нового шару з попереднім.

До переваг цього процесу, як і з SLS, можна віднести той факт, що відсутня необхідність формування допоміжних опор, так як порошкова платформа природним чином забезпечує цю функціональність. Крім того, можуть бути використані самі різні матеріали, включаючи кераміку і харчові продукти. Ще однією відмітною властивістю технології є можливість використання повної цифрової палітри в процесі друку за допомогою додавання інгредієнтів в сполучний матеріал.

Моделі, надруковані за технологією 3DP при цьому не відрізняються високою міцністю, як при технології SLS, і вимагають постобробки для зміцнення конструкцій і довговічності.

Модель Binder Jetting

Струменевий 3D друк різними матеріалами (Material Getting)

Струменевий 3D друк різними матеріалами (Material Getting)

Технологія 3D друку, при якій фактично будівельні матеріали (в рідкому або розплавленому стані) вибірково подаються через кілька друкуючих головок, одночасно з викидом допоміжних матеріалів. В якості матеріалів зазвичай використовується фотополімерна смола, яка вулканізується під впливом ультрафіолетового випромінювання.

Природа цієї технології дозволяє друкувати модель одночасно з декількох матеріалів, з різними характеристиками та властивостями. Струменевий 3D друк різними матеріалами (Material Getting) – високоточна технологія 3D друку, завдяки їй можливе виробництво точних деталей з гладкою поверхнею.

Модель Material Jetting
 

Ламінування методом селективного осадження - SDL (Selective Laminate Deposition)

 
Ламінування методом селективного осадження - SDL (Selective Laminate Deposition)

Ламінування методом селективного осадження – це технологія 3D друку, розроблена і запатентована компанією Mcor Technologies. Не варто порівнювати цю технологію з більш старою технологією LOM– виготовлення об'єктів з використанням ламінування, розробленої Helisys в 1990-х роках, так як єдина схожість цих двох технологій полягає у формуванні шарів з паперу.

Технологія 3D друку SDL формує модель шар за шаром, використовуючи звичайний папір для копіювальних машин. Кожен новий шар кріпиться до попереднього за допомогою клею, який вибірково наноситься відповідно до 3D даних, відправлених в принтер. Це означає, що великі шари клею осідають в області, яка є частиною моделі, і набагато менше клею наноситься в областях, які є опорними структурами моделі, що забезпечує досить легке видалення згодом.

Після завантаження нового аркуша паперу в 3D принтер з подаючого механізму, розташованого у верхній частині, вибірково наноситься клей, область побудови переміщається вгору до нагрівальної платформі, і шари паперу спресовуються під тиском. Потім область побудови повертається назад, де регульоване лезо з карбіду вольфраму обрізає один аркуш паперу за один прохід згідно з контурами майбутньої моделі. Після цього подається новий аркуш паперу, на який наноситься клей, і так далі до тих пір, поки модель повністю не завершена.

Процес SDL

Технологія SDL є одним з небагатьох процесів, який в змозі виробляти повноколірний 3D друк, використовуючи колірну палітру CMYK. Оскільки в якості сировини використовується звичайний папір, технологія виготовлення не вимагає постобробки і є абсолютно безпечною і екологічно чистою. SDL не може конкурувати з іншими процесами 3D друку у виробництві деталей зі складною геометрією, до того ж область побудови обмежена розмірами паперу.

Модель SDL
 

Електронно-променева плавка – EBM (Electron Beam Melting)

 
Електронно-променева плавка – EBM (Electron Beam Melting)

Технологія 3D друку електронно-променева плавка (EBM) розроблена шведською компанією Arcam. Ця технологія дуже схожа на пряме лазерне спікання металів (DMLS) в плані формування моделей з металевого порошку. Ключовою відмінністю є джерело тепла, яке, як випливає з назви, є пучком електронів, а не лазером, внаслідок чого процедура проводиться в умовах вакууму.

EBM має можливість створення моделей високої щільності з різних металевих сплавів, в тому числі медичного призначення, в результаті чого цей метод успішно застосовується в медичній промисловості, включаючи виготовлення імплантатів. Тим не менш, інші високотехнологічні галузі, такі як авіакосмічна та автомобільна промисловості, не залишають технологію EBM без уваги.

Модель EBM

ще трохи постів

Поділитися статтею

Коментарі (0)

Коментарів поки що немає

Новий коментар

Товар доданий в список бажань
Товар доданий до порівняння