Распространенные типы оборудования для аддитивного производства

Аддитивное производство3D-печать, также известная как 3D-печать, изменила способы проектирования и производства предметов. Представьте себе, что вы строите что-то слой за слоем, как будто возводите миниатюрный кирпичный замок по одной крошечной детали за раз. В этом и заключается суть 3D-печати, когда цифровой чертеж превращается в физический объект путем тщательной укладки материалов. Но как существуют различные типы кирпичей (вспомните Лего и настоящие кирпичи), так и существует целый арсенал оборудования для аддитивного производства, каждый из которых имеет свои сильные стороны и особенности. Давайте погрузимся в увлекательный мир этих рабочих лошадок 3D-печати и изучим те из них, которые произвели революцию в производстве.

Моделирование методом осаждения расплава (FDM)

Подумайте о горячем клеевом пистолете на стероидах, и вы получите представление о том, как работает FDM, или Fused Deposition Modeling. В этой широко распространенной технологии используется непрерывная нить термопластичного материала (например, ABS, PLA или нейлона), которая подается через нагретое сопло. Сопло расплавляет пластик и, двигаясь по платформе слой за слоем, наносит расплавленный материал, создавая объект по одной тонкой нити за раз.

Преимущества FDM:

• Доступность: FDM-принтеры - одни из самых доступных и удобных в использовании на рынке. Это делает их идеальными для любителей, мейкерских центров и даже учебных классов, где студенты могут экспериментировать с 3D-дизайном и печатью.
• Универсальность: FDM предлагает широкий выбор нитей, позволяя создавать объекты различной прочности, гибкости и даже цвета.
• Долговечность: Детали, напечатанные методом FDM, могут быть удивительно прочными, что делает их пригодными для создания функциональных прототипов и даже некоторых конечных применений.

Обратная сторона FDM:

• Отделка поверхности: Объекты, напечатанные методом FDM, часто имеют видимую послойную текстуру, что может быть нежелательно для приложений, требующих гладкой поверхности. Такие методы последующей обработки, как шлифовка и покраска, могут улучшить эстетику, но они требуют времени и усилий.
• Ограниченное разрешение: По сравнению с другими технологиями, принтеры FDM имеют больший диаметр сопла, что приводит к более низкому разрешению отпечатков. Это может быть не идеальным решением для сложных деталей или геометрии высокой сложности.

Кому стоит обратить внимание на FDM?

FDM - это фантастическая отправная точка для тех, кто только начинает заниматься 3D-печатью. Ее доступность, удобство в использовании и широкий выбор материалов делают ее универсальным инструментом для создания прототипов, функциональных деталей и даже художественных произведений.

Аддитивное производство оборудование: Стереолитография (SLA)

Представьте себе чан, наполненный жидким пластиком, который затвердевает под воздействием света. Таков основной принцип стереолитографической печати (SLA). Лазерный луч избирательно отверждает тонкие слои светочувствительной смолы в чане, тщательно выстраивая объект снизу вверх.

Очарование SLA:

• Непревзойденная детализация: SLA-принтеры отличаются невероятным разрешением, позволяющим получать объекты с гладкой поверхностью и четкими гранями. Это делает их идеальными для приложений, требующих сложной детализации, таких как прототипы ювелирных изделий, зубные протезы и даже высококачественные статуэтки.
• Широкий выбор материалов: Как и FDM, SLA предлагает множество смол с различными свойствами, отвечающими таким специфическим требованиям, как прозрачность, биосовместимость или устойчивость к высоким температурам.

Вызовы SLA:

• Стоимость: SLA-принтеры, как правило, стоят дороже, чем FDM-машины. Стоимость смолы также может увеличиться, особенно при печати больших тиражей.
• Постобработка: SLA-отпечатки требуют очистки для удаления излишков смолы и опорных конструкций. В зависимости от сложности конструкции это может занять много времени.

Кому следует обратить внимание на SLA?

Если детали высокого разрешения и гладкая поверхность имеют первостепенное значение, SLA - это то, что нужно. Он идеально подходит для таких профессионалов, как ювелиры, стоматологи и дизайнеры, которым требуются точные и визуально ошеломляющие прототипы.

Селективное лазерное спекание (SLS)

Считайте, что SLS (Selective Laser Sintering) - это металлическая версия SLS-печати. Здесь мощный лазерный луч избирательно расплавляет крошечные частицы металлического порошка, сплавляя их слой за слоем, чтобы создать твердый объект.

Сила SLS:

• Печать на металле: SLS открывает двери для печати функциональных металлических деталей. Это позволяет инженерам и дизайнерам создавать прототипы и даже конечные металлические компоненты со сложной геометрией, с которой традиционное производство может справиться с трудом.
• Высокая прочность: Металлические детали, напечатанные методом SLS, отличаются превосходной прочностью и долговечностью, не уступая традиционно изготавливаемым компонентам.

Соображения по поводу SLS:

• Стоимость: SLS-принтеры дороги, и стоимость металлических порошков также может быть высокой. Эта технология обычно используется в промышленности, где инвестиции оправдываются созданием металлических деталей высокой стоимости.
• Безопасность: Из-за использования металлического порошка и мощных лазеров принтеры SLS требуют контролируемой среды и надлежащих протоколов безопасности для работы.

Кому стоит обратить внимание на SLS?

SLS - это мощный инструмент для таких отраслей промышленности, как аэрокосмическая, автомобильная и медицинская, где требуются функциональные и прочные металлические детали. Он идеально подходит для создания прототипов, сложных компонентов и даже некоторых металлических деталей конечного использования.

Многоструйный синтез (MJF)

Multi Jet Fusion (MJF) - это относительно новый ребенок на рынке, который делает волны в аддитивное производство мир. Эта технология, разработанная HP, использует принципы струйной печати, но с изюминкой. Вместо чернил используется комбинация плавящихся и детализирующих веществ. Вот краткое описание:

• Плавильный агент: Этот материал, нанесенный струйным методом, действует как клей, скрепляя частицы порошка между собой.
• Средство для ухода за деталями: Этот агент изменяет свойства определенных участков в порошковом слое, позволяя создавать замысловатые детали и внутренние каналы в напечатанном объекте.

Преимущества MJF:

• Демон скорости: MJF отличается впечатляющей скоростью печати, что делает его отличным выбором для крупносерийного производства.
• Функциональные части: Как и SLS, MJF может производить функциональные детали с хорошими механическими свойствами, что делает его подходящим для создания прототипов и даже для некоторых конечных применений.
• Мелкие детали: Хотя MJF не совсем соответствует SLA, он предлагает хороший баланс между скоростью и разрешением, позволяя получать детали с хорошей детализацией и гладкой поверхностью.

Соображения для MJF:

• Ограниченные варианты материалов: В настоящее время MJF имеет меньший выбор материалов по сравнению с некоторыми другими технологиями.
• Постобработка: Отпечатки MJF требуют некоторой последующей обработки, например, инфильтрации для повышения прочности и удаления несвязанного порошка.

Кому стоит обратить внимание на MJF?

MJF - привлекательный вариант для компаний, которые ищут баланс между скоростью, функциональностью и детализацией. Он хорошо подходит для создания прототипов, малосерийного производства и применения в тех случаях, когда требуется гладкая поверхность.

Струйная обработка вяжущего

Струйное нанесение связующего вещества - это уникальный подход к 3D-печати. Представьте себе струйный 3D-принтер, который вместо чернил наносит связующее вещество на слой порошковых частиц. Вот упрощенное объяснение:

• Кровать с порошком: Порошковый слой может быть изготовлен из различных материалов, включая песок, металл или даже керамику.
• Связующий агент: Струйная головка выборочно наносит жидкое связующее вещество, которое склеивает частицы порошка между собой, создавая объект слой за слоем.

Сильные стороны струйной обработки связующего:

• Универсальность материала: Одно из самых больших преимуществ струйной обработки связующего - возможность работы с широким спектром материалов, включая металлы, керамику и даже песок. Это открывает двери для разнообразных применений.
• Полноцветная печать: Некоторые системы струйной подачи связующего могут даже включать в себя несколько связующих веществ разного цвета, что позволяет осуществлять полноцветную 3D-печать.

Соображения по поводу струйного нанесения вяжущего:

• Прочность: Прочность деталей, изготовленных методом струйного нанесения связующего, зависит от материала и используемого связующего. В некоторых случаях для повышения прочности деталей может потребоваться дополнительная обработка, например, инфильтрация.
• Разрешение: Принтеры для струйной печати на связующем обычно имеют больший диаметр сопла по сравнению с другими технологиями, что приводит к несколько меньшему разрешению.

Кому стоит обратить внимание на струйную обработку биндеров?

Струйная печать на связующем - это универсальная технология, подходящая для различных применений. Это хороший выбор для прототипирования, создания полноцветных моделей и печати уникальными материалами, такими как песок, для создания сложных форм.

Электронно-лучевое плавление (ЭЛП)

Электронно-лучевое плавление (ЭЛП) - это передовая технология. аддитивное производство Технология, использующая мощный электронный луч для послойного расплавления металлического порошка. Вот более подробный обзор:

• Высоковакуумная среда: EBM-печать осуществляется в высоковакуумной камере для предотвращения окисления расплавленного металла.
• Электронный луч: Сфокусированный электронный луч расплавляет частицы металлического порошка, сплавляя их вместе, чтобы создать плотный и прочный металлический объект.

Привлекательность EBM:

• Превосходная прочность: Детали, напечатанные методом EBM, отличаются исключительной прочностью и превосходными механическими свойствами, что делает их идеальными для применения в сложных условиях.
• Биосовместимые материалы: EBM может работать с некоторыми биосовместимыми металлическими порошками, такими как титан, что делает его пригодным для медицинских имплантатов.

Соображения для EBM:

• Стоимость: EBM-принтеры стоят дорого, и используемые металлические порошки также могут быть весьма дорогими. Эта технология обычно используется в дорогостоящих приложениях, где важна исключительная прочность.
• Отделка поверхности: Детали, напечатанные методом EBM, часто имеют шероховатую поверхность, что может потребовать дополнительной обработки для получения более гладкой поверхности.

Кому следует обратить внимание на EBM?

EBM - это мощный инструмент для таких отраслей промышленности, как аэрокосмическая, автомобильная и медицинская, где требуются высокопроизводительные металлические детали. Он идеально подходит для создания компонентов, требующих исключительной прочности, таких как лопасти турбин, имплантаты и другие сложные приложения.

Цифровая обработка света (DLP)

Цифровая обработка света (DLP) имеет некоторые общие черты с SLA-печатью, но с технологическим уклоном. Вот как это работает:

• Цифровой проектор: Вместо единственного лазерного луча в DLP используется цифровой проектор, который наносит световой рисунок на ванну со светочувствительной смолой.
• Послойное отверждение: Световой рисунок отверждает сразу все слои смолы, что значительно ускоряет процесс печати по сравнению с SLA.

Преимущества DLP:

• Высокая скорость: DLP-принтеры отличаются впечатляющей скоростью печати, что делает их хорошим вариантом для крупносерийного производства деталей на основе смолы.
• Гладкая поверхность: Подобно SLA, DLP создает объекты с гладкой поверхностью, что идеально подходит для приложений, требующих высокой эстетики.

Соображения для DLP:

• Разрешение: Разрешение DLP-отпечатков может быть немного ниже, чем у SLA, из-за размера пикселя проектора.
• Варианты материалов: DLP-принтеры обычно имеют меньший выбор материалов по сравнению с SLA.

Кому следует обратить внимание на DLP?

DLP - привлекательный выбор для компаний, которые ищут баланс между скоростью, качеством и доступностью печати на основе смолы. Она хорошо подходит для создания высококачественных прототипов, стоматологических форм и даже для производства ювелирных изделий.

Струйная обработка материалов

Струйная обработка материалов - еще одна технология 3D-печати, основанная на струйной технологии, которая обладает уникальными преимуществами. Вот описание этого процесса:

• Печать на нескольких материалах: В отличие от традиционных струйных принтеров с одним картриджем, принтеры для струйной печати материалами могут использовать несколько печатающих головок с различными материалами.
• Капельная печать по требованию: Эти печатающие головки выбрасывают капли различных материалов на платформу для сборки, тщательно создавая объект слой за слоем.

Сильные стороны струйной обработки материалов:

• Высокое разрешение: Струйные принтеры обеспечивают исключительное разрешение, позволяя получать объекты с невероятно тонкими деталями и гладкой поверхностью.
• Возможность работы с несколькими материалами: Возможность использовать различные материалы в рамках одного отпечатка открывает двери для создания объектов с различными свойствами, цветами и функциональностью.

Соображения по поводу струйной обработки материалов:

• Стоимость: Принтеры для струйной печати материалов находятся на более высоком конце спектра стоимости. Используемые материалы также могут быть дорогими, особенно при печати на нескольких материалах.
• Ограниченные варианты материалов: Несмотря на возможность печати несколькими материалами, общий ассортимент материалов, доступных для струйной печати, все еще развивается.

Кому стоит обратить внимание на струйную обработку материалов?

Струйная обработка материалов идеально подходит для задач, требующих исключительной детализации, функциональности нескольких материалов и высококачественной отделки. Это ценный инструмент для создания прототипов, детальных моделей и даже функциональных деталей со встроенными функциями.

Вопросы и ответы

Вот несколько часто задаваемых вопросов (FAQ) о распространенных типах аддитивное производство оборудования, представленные в виде таблицы для удобства пользования:

узнать больше о процессах 3D-печати