Blog navigation

Останні статті

Керівництво по 3D друку для початківців. Частина четверта. Технологія.

6283 переглядів

Стереолитография (Stereolithography)

Технологія стереолітографії

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 направляється по осях XY по всій поверхні смоли, відповідно до 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 триває до тих пір, поки весь об'єкт не буде завершено, і платформа може бути піднята з ємності.

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

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

SLA Model

Цифрова Світлодіодна проекція-DLP (Digital Light Processing)

Digital Light Processing

Цифрова Світлодіодна проекція (DLP) – ця технологія має схожість зі стереолітографією в тому, що вона також заснована на роботі з фотополімерною смолою. Основною відмінністю є джерело світла. У технології DLP використовується більш традиційний джерело світла, наприклад дугова лампа з рідкокристалічною дисплейної панеллю або деформоване дзеркальне пристрій, який висвітлює всю поверхню ванни з фотополімерної смолою за один прохід, за рахунок чого процес цифровий світлодіодним проекції працює набагато швидше, ніж стереолитография.

Також, як і SLA, DLP виробляє високоточні деталі з відмінним дозволом, 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 Model

Вибіркове лазерне спікання – SLS (Selective Laser Sintering)

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, відповідно до 3D даних, які подаються в принтер. В результаті взаємодії лазера з порошком, частинки спікаються один з одним, 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 нависають деталей виробу, а, отже, за допомогою технології SLS можна надрукувати конструкції будь-якої складності.

з іншого боку, через високі температури, необхідні 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 міцніші, ніж вироби, виготовлені за технологіями DLP і SLA, але по точності і обробці поверхні SLS поступається.

SLS Model

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

Fused Deposition Modeling

3D друк з використанням екструзії термопластичного матеріалу є найпоширенішою і впізнаваною 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 другого назви технології – моделювання методом наплавлення ниток або вільна форма виготовлення (Fused Filament Fabrication (FFF) або FreeForm Fabrication (FFF)) – з-за патентів, досі належать Stratasys.

Найраніші 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 відповідно до 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 сегмента 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. Проте, у міру 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

FDM/FFF Model

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

Струменевий сполучна 3D друк (3DP, BinderJetting)

Binder 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 одним відмітним властивістю технології є можливість використання повної цифрової палітри в процесі друку 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.

Binder Jetting Model

Струменевий 3D друк різними матеріалами (Material Jetting)

Material Jetting

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 Jetting) – високоточна технологія 3D друку, завдяки їй можливе виробництво точних деталей з гладкою поверхнею.

Material Jetting Model

Ламінування методом селективного осадження - SDL (Selective Laminate Deposition)

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, відправленими 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.

SDL Model

Електронно-променева плавка – EBM (Electron Beam Melting)

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, який, 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.

EBM Model

Товар доданий в список бажань
Товар доданий до порівняння