Технологии 3D-печати — обзор 2020 г.

  • автор:

Технологии 3D-печати становятся все более разнообразными. В этой статье мы объясним основные типы технологий 3D-печати, которые сегодня используют 3D-принтеры.

Технологии 3D-печати/ Как работает Binder Jetting-3

Содержание скрыть

Технологии 3D-печати Binder Jetting

Binder Jetting – это не только технология 3D-печати, но и категория процессов 3D-печати. Читаем подробно по ссылке: Binder Jetting — категория процессов 3D-печати.

Технология 3D-печати Binder Jetting делится на подвиды:

Sand Binder Jetting — Обработка песочным вяжущим — технологии 3D-печати

Устройства Sand Binder Jetting представляют собой недорогие технологии 3D-печати для изготовления деталей из песка. Например, песчаника или гипса.

Для полноцветных моделей изделия изготавливаются из гипса или порошка PММА в сочетании с жидким связующим. Печатающая головка сначала распыляет связующее. А вторая печатающая головка распыляет цвет, позволяя печатать полноцветные модели.

Когда детали полностью затвердеют, их вынимают из рыхлого несвязанного порошка и очищают. Для улучшения механических свойств детали часто подвергаются воздействию проникающего материала.

Доступно большое количество инфильтрантов. Каждый из которых имеет разные свойства. Также могут быть добавлены покрытия для улучшения яркости цветов.

Binder Jetting также используется для производства форм и стержней для литья в песчаные формы. Сердечники и формы обычно печатаются обычным песком. Хотя может использоваться искусственный песок (диоксид кремния) для специальных изделий.

После печати стержни и формы удаляются из области сборки и очищаются от любого рыхлого песка. Формы обычно сразу готовы к отливке. После литья форма разбивается, и последний металлический компонент удаляется.

Существенное преимущество изготовления стержней и форм для литья в песчаные формы с помощью Binder Jetting? Большая сложная геометрия, которую этот процесс может производить при относительно низких затратах. Кроме того, этот процесс довольно легко без сбоев интегрировать в существующие производственные или литейные процессы.

Metal Binder Jetting — Металлическое связующее — технологии 3D-печати

Binder Jetting также можно использовать для изготовления металлических предметов. Металлический порошок связывается полимерным связующим. Производство металлических предметов с использованием Binder Jetting позволяет изготавливать изделия сложной геометрии. Значительно превосходящие возможности традиционных производственных технологий.

Однако функциональные металлические предметы можно производить только с помощью вторичных процессов. Например, таких как инфильтрация или спекание. Какой вторичный метод является наиболее подходящим для конкретного приложения? Обычно определяют стоимость и качество результата.

Без этих дополнительных шагов деталь, изготовленная с использованием металлического Binder Jetting, будет иметь плохие механические свойства.

Процесс вторичной инфильтрации работает следующим образом:

— Первоначально частицы металлического порошка связываются вместе с помощью связующего вещества, образуя объект «зеленого состояния».

— Когда предметы полностью затвердеют, их вынимают из рыхлого порошка и помещают в печь, где связующее сгорает. Это оставляет объект с плотностью около 60% с пустотами повсюду.

— Затем бронза используется для инфильтрации пустот посредством капиллярного действия.

В результате чего получается объект с плотностью около 90% и большей прочностью. Однако объекты, изготовленные с использованием металлического Binder Jetting, обычно имеют более низкие механические свойства, чем металлические детали, изготовленные с помощью Powder Bed Fusion.

Вторичный процесс спекания может применяться там, где металлические детали изготавливаются без инфильтрации. После завершения печати объекты в зеленом состоянии выдерживаются в печи. Затем они спекаются в печи до плотности около 97%. Однако неравномерная усадка может быть проблемой во время спекания. И ее следует учитывать на этапе проектирования.

Технологии 3D-печати - DLP

Цифровая обработка света (DLP) — технологии 3D-печати

Если посмотреть на машины с цифровой обработкой света, эти типы процесса 3д печати почти не отличаются от SLA. Ключевое отличие заключается в том, что DLP использует цифровой световой проектор для одновременной вспышки одного изображения каждого слоя (или нескольких вспышек для более крупных частей).

Поскольку проектор представляет собой цифровой экран, изображение каждого слоя состоит из квадратных пикселей, в результате чего слой формируется из небольших прямоугольных блоков, называемых вокселями.

DLP позволяет сократить время печати по сравнению с SLA. Это потому, что весь слой экспонируется сразу. А не отслеживается область поперечного сечения с помощью точки лазера.

Свет проецируется на смолу с помощью светодиодных экранов или источника УФ-света (лампы), который направляется на строительную поверхность с помощью цифрового микрозеркального устройства (DMD).

DMD — это массив микрозеркал. Они контролируют, где проецируется свет, и создают световой узор на поверхности сборки.

Подробно читаем: DLP 3d печать – характеристики и отличие от SLA

Технологии 3D-печати. Что такое DMLS

Прямое лазерное спекание металла (DMLS) — технологии 3D-печати

Прямое металлическое лазерное спекание (DMLS) — это одна из немногих технологий 3D-печати, которая напрямую создает металлическую деталь из своей трехмерной компьютерной модели.

Этот процесс является развитием порошковой металлургии (ПМ). Технологии формования металлов, которая использует тепло и давление для формирования порошковых металлических деталей.

Рабочим материалом для этого процесса 3D-печати является тонко измельченный металл. Обычно размер частиц металла составляет 20-40 микрометров. Размер и форма частиц ограничивают детальное разрешение конечной детали. Меньший размер металлических частиц и меньшие отклонения обеспечивают лучшее разрешение.

Другими пределами разрешения в этой технологии являются высота слоя и размер лазерного пятна. Как и в других процессах 3D-печати, модель делится на множество тонких слоев. Которые затем печатаются один за другим для создания конечной части. Высота слоя для печати приблизительно равна максимальному размеру используемого металлического порошка.

Подробно читаем: DMLS (прямое металлическое лазерное спекание) 3д

Наши технологии DLS

Цифровой световой синтез (DLS, CLIP) — технологии 3D-печати

Технология DLS (цифровой световой синтез) реализована с помощью запатентованного процесса Carbon CLIP ™. Использует цифровую проекцию света, проницаемую для кислорода оптику и программируемые жидкие смолы для производства деталей с превосходными механическими свойствами, разрешающей способностью и чистотой поверхности.

Цифровой световой синтез обеспечивает постоянные и предсказуемые изотропные механические свойства. Создавая детали, которые являются твердыми внутри, как литые детали.

Технология DLS основана на революционной технологии Carbon CLIP ™ и программируемых жидких смолах. CLIP ™ использует цифровую проекцию света в сочетании с кислородопроницаемой оптикой. (Так сообщается в самом престижном исследовательском журнале Science).

Традиционные аддитивные подходы к фотополимеризации обычно дают слабые, хрупкие детали. Carbon преодолевает это, внедряя в материалы вторую программируемую химию, активируемую теплом. Это производит детали с высоким разрешением с механическими свойствами инженерного класса.

Подробно читаем: DLS (цифровой световой синтез, CLIP) — 3д печать

Выпадение по запросу (DOD) — технологии 3D-печати

Drop on Demand (DOD) — это тип технологии 3D-печати, в которой используется пара струйных принтеров. Один наносит строительные материалы, которые обычно представляют собой воскоподобный материал. Второй используется для растворимого материала носителя.

DOD-принтеры следуют заранее определенному пути к струйному материалу при точечном осаждении, создавая площадь поперечного сечения объекта слой за слоем. Как и в случае с типичными типами технологии 3D-печати.

В принтерах DOD также используется срез, который скользит по области построения после создания каждого слоя. В результате обеспечивая идеально ровную поверхность перед началом следующего слоя.

Принтеры DOD обычно используются для создания шаблонов, подходящих для литья по выплавляемым моделям или литья по выплавляемым моделям. А также других приложений для изготовления форм.

Подробно читаем: Drop on Demand (DOD) — падение по требованию

Электронно-лучевое плавление (EBM) — технологии 3D-печати

электронно-лучевая плавка (EBM) использует высокоэнергетический пучок или электроны для индукции плавления между частицами металлического порошка. В отличие от других методов плавления в порошковом слое.

Сфокусированный электронный луч сканирует тонкий слой порошка. В результате вызывая локальное плавление и затвердевание на определенной площади поперечного сечения. Эти области созданы для создания твердого объекта.

EBM обычно имеет более высокую скорость сборки из-за более высокой плотности энергии. По сравнению с типами технологии 3D-печати SLM и DMLS. Однако такие вещи, как минимальный размер элемента, размер частиц порошка, толщина слоя и качество поверхности, как правило, больше.

Также важно отметить, что детали EBM изготавливаются в вакууме. И этот процесс можно использовать только с проводящими материалами.

Подробно читаем: EBM (electron-beam melting) — 3д печать металлов

Моделирование наплавленного осаждения (FDM, FFF) — технологии 3D-печати

Устройства для экструзии материалов являются наиболее общедоступными и самыми дешевыми типами технологий 3D-печати в мире. Возможно, вы знакомы с ними как моделирование методом плавленого осаждения или FDM. Их также иногда называют производством плавленых волокон или FFF.

Принцип его работы заключается в том, что катушка с нитью загружается в 3D-принтер и подается через сопло принтера в экструзионной головке. Сопло принтера нагревается до желаемой температуры. После чего двигатель проталкивает нить через нагретое сопло, заставляя ее плавиться.

Затем принтер перемещает экструзионную головку в соответствии с заданными координатами. Укладывая расплавленный материал на рабочую пластину, где он охлаждается и затвердевает.

По завершении одного слоя принтер приступает к нанесению следующего слоя. Этот процесс печати поперечных сечений повторяется, наращивая слой за слоем. Пока объект не будет полностью сформирован.

В зависимости от геометрии объекта иногда необходимо добавить опорные конструкции. Например, если модель имеет крутые нависающие детали.

Подробно читаем: FDM (Frequency Division Multiplexing), FFF 3D-печать

Стереолитография низкой силы (LFS) — технологии 3D-печати

LFS (low force stereolithography — стереолитография низкой силы). Состоит из двух ключевых компонентов: гибкий резервуар и масштабируемый блок обработки света (LPU). LFS была разработана для уменьшения усилий, прилагаемых к деталям в процессе печати.

В результате появились новые технологии 3д печати и аббревиатура LFS.

В апреле 2019 г. Formlabs анонсировали Form 3 и Form 3L. Тогда же они объяснили, почему переделали стереолитографию 3D-печати в собственную технологию LFS™ (низкоуровневой стереолитографии).

В LFS 3D-печати используется гибкий резервуар для смолы. В результате это позволяет значительно снизить усилия отрыва во время печати. Также используется блок обработки света (LPU). Это наш специально разработанный двигатель для закрытой оптики, для получения последовательных и точных отпечатков.

Подробно читаем: LFS (стереолитография низкой силы) — 3д печать

Изготовление объектов методом ламинирования (LOM) — технологии 3D-печати

LOM (Laminated Object Manufacturing — Изготовление объектов методом ламинирования) — это метод 3D-печати. Во время процесса LOM слои пластика или бумаги сплавляются — или ламинируются — вместе с использованием тепла и давления. А затем режутся до нужной формы с помощью управляемого лазером или лезвием с компьютерным управлением.

Он был разработан калифорнийской компанией Helisys Inc. (ныне Cubic Technologies).

Что такое ЛОМ?

LOM – это одна из технологий 3д-печати или, так называемого, быстрого прототипирования (Rapid Prototyping, RP). Ее второе название PSL (Plastic Sheet Lamination). Что переводится как ламинирование пластиковых листов.

Изготовление объектов методом ламинирования не самый популярный метод 3D-печати, используемый сегодня. Хотя он по-прежнему является одним из самых быстрых и доступных способов создания 3D-прототипов.

Подробно читаем: LOM (изготовление объектов методом ламинирования) — 3D

Лазерная сварка в порошковом слое (LPBF) — технологии 3D-печати

LPBF представляет собой технологию быстрого прототипирования, 3D-печати или аддитивного производства (AM). Она предназначена для сплавления металлических порошков с использованием лазера высокой мощности.

В течение 1990-х годов несколько компаний начали исследовать технологии 3д печати. В частности, сплав с порошковым слоем (PBF) для металла. Частицы металлического порошка плавились с использованием источника тепла, например, такого как лазер или электронный луч, для формирования более или менее сложной детали слой за слоем.

Подробно читаем: LPBF (лазерная сварка в порошковом слое)

Струйное нанесение материала (Material Jetting)

Material Jetting (струйное нанесение материала) — категория процесса 3д печати. Согласно российскому ГОСТ Р 57558-2017/ и европейскому ISO/ASTM 52900:2015. Изготовление объекта осуществляют нанесением капель строительного материала. Это одновременно и категория процессов, и вид технологии 3д печати.

Подробное описание читаем здесь: Material Jetting 3D-печать – руководство

Многоструйное сплавление (Multi Jet Fusion)

Multi Jet Fusion — это новая технология 3D-печати, предлагающая вам больше возможностей для сложных и недорогих деталей.

Она используется ли при серийном производстве отдельных деталей или серийном производстве с помощью комплектов из нескольких номеров. Multi Jet Fusion предлагает более быстрый и экономически эффективный процесс для деталей с 3D-печатью.

HP всколыхнула волнения по всему миру 3D-печати с анонсом технологии 3д печати Multi Jet Fusion (MJF). Это полиамидная 3D-печать, без лазеров.

Откройте для себя новую технологию. Которая идеально подходит, когда вам нужно короткое время выполнения заказа, низкая пористость и превосходное качество поверхности. Как для функциональных прототипов, так и небольших серий.

Подробное описание читаем здесь: Multi Jet Fusion (MJF) — многоструйное сплавление

Стереолитография (SLA)

SLA исторически является первой в мире технологией 3D-печати. Стереолитография была изобретена Чаком Халлом в 1986 году. Он подал патент на технологию и основал компанию 3D Systems для ее коммерциализации.

В SLA-принтере используются зеркала, известные как гальванометры или гальвометры. Одно из которых расположено на оси X, а другое — на оси Y. Эти гальванические устройства быстро направляют лазерный луч через чан со смолой. Выборочно отверждая и укрепляя поперечное сечение объекта внутри этой строительной области, создавая его слой за слоем.

Большинство принтеров SLA используют твердотельный лазер для отверждения деталей. Недостатком этих типов технологии 3D-печати с использованием точечного лазера является то, что отслеживание поперечного сечения объекта может занять больше времени по сравнению с DLP.

Подробное описание читаем здесь: SLA (стереолитография) — руководство по 3D-печати

Маскированная стереолитография (MSLA)

В маскированной стереолитографии (Masked SLA) в качестве источника света используется светодиодная матрица, которая пропускает УФ-свет через ЖК-экран, отображая однослойный срез в качестве маски — отсюда и название.

Как и DLP, фотошаблон LCD отображается в цифровом виде и состоит из квадратных пикселей. Размер пикселя фотошаблона ЖК-дисплея определяет степень детализации печати. Таким образом, точность XY фиксирована и не зависит от того, насколько хорошо вы можете масштабировать / масштабировать объектив, как в случае с DLP. Еще одно различие между принтерами на основе DLP и технологией MSLA заключается в том, что последняя использует массив из сотен отдельных излучателей, а не источник света с одним точечным излучателем, такой как лазерный диод или лампа DLP.

Подобно DLP, MSLA может при определенных условиях обеспечивать более быстрое время печати по сравнению с SLA. Это потому, что весь слой экспонируется сразу, а не отслеживается область поперечного сечения с помощью точки лазера.

Из-за низкой стоимости ЖК-дисплеев MSLA стала популярной технологией в сегменте бюджетных настольных полимерных принтеров.

Селективное лазерное плавление (SLM)

Selective Laser Melting (SLM) (cелективное лазерное плавление). Является типом изготовления металлических добавок при 3D-печати. Это одна из технологий 3д печати. Часто термины Selective Laser Melting (SLM) и прямое металлическое лазерное спекание (DMLS) используются взаимозаменяемо.

Тем не менее, две технологии немного отличаются. В том, что Selective Laser Melting (SLM) плавит чистые металлы. В то время как DMLS плавит металлические сплавы.

Селективное лазерное плавление является одной из самых захватывающих технологий 3D-печати, доступных сегодня. Она используется как для быстрого прототипирования, так и для массового производства.

Диапазон доступных металлических сплавов довольно широк. В результате конечный результат имеет свойства, эквивалентные тем, которые производятся с помощью традиционных производственных процессов.

Подробное описание читаем здесь: SLM – селективное лазерное плавление 3д печати

Селективное лазерное спекание (SLS)

Создание объекта с использованием технологии Powder Bed Fusion и полимерного порошка обычно известно как селективное лазерное спекание (SLS). Эти типы процесса 3д печати становятся все более распространенными и более дешевыми. По мере истечения срока действия промышленных патентов.

Сначала бункер полимерного порошка нагревают до температуры чуть ниже точки плавления полимера. Затем с помощью лезвия для перекрытия или протирки наносится очень тонкий слой порошкообразного материала — обычно толщиной 0,1 мм — на строительную платформу.

Затем лазерный луч CO2 начинает сканировать поверхность. Лазер будет избирательно спекать порошок и укреплять поперечное сечение объекта. Лазер фокусируется в нужном месте с помощью пары гальванических устройств. Как и в случае SLA.

Когда все поперечное сечение будет сканировано, строительная платформа опустится на один слой по высоте. Лезвие для повторного нанесения покрытия наносит свежий слой порошка поверх недавно отсканированного слоя, и лазер будет спекать следующий поперечный разрез объекта на ранее затвердевшие поперечные сечения.

Эти шаги повторяются до тех пор, пока все объекты не будут полностью изготовлены. Порошок, который не был спечен, остается на месте, чтобы поддерживать имеющийся объект, что устраняет необходимость в поддерживающих конструкциях.

Подробное описание читаем здесь: SLS — селективное лазерное спекание 3д печати

Все о 3D-печати на странице «Рынок 3D-печати«.

Все новости в наших группах: вконтакте, twitter, facebook

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *