Ce poți găti din calmar: rapid și gustos

Colegi, astăzi vom vorbi despre probleme dureroase!

Și anume cum încearcă unii vânzători de imprimante 3D să-ți vândă produsul lor prin cârlig sau prin escroc....

Mai întâi, să vorbim despre cele mai comune două tehnologii de imprimare 3D: DLP și SLA, acestea sunt cele mai comune imprimante 3D în stomatologie.

Pe piața stomatologică de astăzi, cele mai populare sunt imprimantele care utilizează tehnologii de imprimare DLP și SLA Care este diferența dintre aceste două tehnologii?

Ambele (DLP și SLA) folosesc ca materii prime pentru imprimare „plastic lichid”, cu alte cuvinte un fotopolimer care polimerizează și ia o formă solidă sub influența radiațiilor UV.

Puțină istorie:

Pionierii în dezvoltarea imprimării 3D dentare și în crearea unei game largi de polimeri biocompatibili sunt compania olandeză Nextdent, cunoscută anterior de toată lumea sub numele de compania Vertex.

În această iarnă, văzând potențialul mare al acestor materiale biocompatibile, Nextdent a fost cumpărat de părintele imprimării 3D, gigantul 3D - companie americană Sisteme 3D.

Obținerea certificării pentru materiale biocompatibile nu este atât de ușoară, așa că fotopolimerii Nextdent sunt achiziționați de alte companii și vânduți sub propriile mărci diferite: Formlabs, Novux și altele.

Acum să revenim la tehnologiile de imprimare 3D.

DLP. Principiul tiparirii:

Programul care vine cu imprimanta împarte obiectul imprimat în straturi de o anumită grosime.

Fotopolimerul (materialul de imprimare) este turnat într-o tavă de imprimantă cu fund transparent.

Masa de lucru este scufundată chiar în fundul băii, retrăgându-se de jos cu un (primul) strat al obiectului nostru (în această „indentație” există un fotopolimer lichid).

Un proiector situat sub cada proiectează imaginea primului strat pe fundul căzii și, datorită radiațiilor UV, doar plasticul care a primit imaginea de la proiector se întărește.

Acesta este modul în care obiectul nostru imprimat crește strat cu strat, fie că este un model de maxilare sau o coroană temporară. SLA. Principiul tiparirii: Principiul de imprimare este similar, dar cu diferența că nu se proiectează întregul strat, ci trece rapid prin fiecare punct al obiectului un fascicul laser, care polimerizează fotopolimerul lichid (materialul)

De multe ori nu este ușor pentru un cumpărător să înțeleagă singur toate proprietățile unei imprimante 3D și ale materialelor acesteia, dar există un indicator clar pe care aproape toată lumea se concentrează. Și, firește, vânzătorii de imprimante 3D joacă în principal pe acest indicator.

Ați ghicit deja care este argumentul principal pe care îl oferă atunci când vă vând imprimanta lor?

Precizie de imprimare!

Să ne uităm apoi la acest parametru popular, care este răsucit într-o direcție sau alta, intenționat sau din cauza incompetenței.

Precizia imprimării.

Acest parametru depinde de mulți factori, nu numai de imprimantă, ci și de material și mediu.

Cum depinde de material?

Cu cât materialul este mai opac (plin cu pigmenți și blocanți de lumină), cu atât produsele imprimate din acesta vor fi mai precise. Acest lucru se întâmplă din cauza absenței împrăștierii luminii în timpul imprimării și polimerizării materialului adiacent modelului.

Cum depinde de mediu?

Când imprimați cu fotopolimer, este important să controlați temperatura acestuia în timpul imprimării.

În timpul polimerizării, imprimantele DLP generează multă căldură.

Cum afectează negativ temperatura ridicată imprimarea?

Foarte simplu, rapid reacție chimică iar lumina curentă devine prea mare pentru polimerizarea materialului.

Riscul de polimerizare a stratului limită al modelului crește (expunerea excesului de plastic) și, în consecință, o creștere a dimensiunii acestuia, cu alte cuvinte, pierderea preciziei.

La imprimantele SLA acest lucru nu este atât de înfricoșător, deoarece laserul are o putere mai mică (generează mai puțină căldură) și volumul băii de material este de obicei mult mai mare (decât la imprimantele DLP), ceea ce duce la faptul că fotopolimerul din baie se încălzește se ridică mai încet și nu există riscul de supraîncălzire.

De aceea imprimarea SLA durează puțin mai mult, dar nu prezintă riscurile de supraîncălzire și pierdere a preciziei, ca la imprimantele DLP.

Aceasta înseamnă că pentru a obține cel mai precis produs tipărit și este fierbinte în camera dvs., controlați temperatura polimerului utilizat.

E si frig cea mai buna varianta, deoarece materialul poate să nu aibă suficientă intensitate luminoasă, nu se va lipi de masa de imprimare și va trebui să încălziți materialul și să începeți întregul proces de imprimare de la început.

Desigur, să te joci cu încălzirea materialului nu este foarte convenabil!

Dar dacă imprimanta dvs. are o funcție pentru încălzirea automată a materialului, nu va trebui să o faceți manual.

Mulți bijutieri folosesc cu succes mașini de frezat controlate de program în munca lor, care macină ceară pentru turnare, iar unele mașini chiar șlefuiesc piese metalice. În acest articol ne vom uita la imprimarea 3D ca alternativă și completare a acestui proces.

Viteză

La crearea unei piese într-o singură copie, o mașină de frezat CNC câștigă în viteză - mașina de tăiat se mișcă cu o viteză de până la 2000-5000 mm/min, iar acolo unde routerul se poate descurca în 15 minute, imprimanta poate imprima un parte timp de până la o oră și jumătate, uneori chiar mai mult.

Acest lucru este valabil, însă, numai pentru produsele simple și netede, cum ar fi verigheta de formă simplă și fără model, care nu necesită calitate superioară suprafeţe, deoarece Sunt ușor de lustruit rapid. Routerul transformă produsele complexe la fel de lent cum le imprimă o imprimantă 3D și, adesea, mai mult - timpul de procesare poate ajunge până la șase ore.

Fotografie @ FormlabsJp

Când creați o serie de produse simultan, situația se schimbă dramatic - într-o singură trecere imprimanta poate imprima o platformă completă de ceară - aceasta este o platformă (folosind exemplul imprimantei Form 2) 145x145 mm și în funcție de dimensiunea modelelor, acolo pot fi plasate până la 35 de piese. Cu o viteză de imprimare de 10-30 mm/oră (și se imprimă în straturi, pe toată suprafața platformei deodată), acest lucru oferă un avantaj vizibil față de o freză, care decupează doar un model la un moment dat - aceasta este fie o piesă complexă, fie mai multe simple, plate dintr-un semifabricat de ceară cilindric.

În plus, o imprimantă 3D poate imprima imediat un arbore de modele pentru turnare, fără a fi nevoie să-l asamblați din semifabricate separate. Acest lucru economisește și timp.

Fotografie @ 3d_cast

Precizie si calitate

Precizia de poziționare a frezei în mașinile CNC ajunge la 0,001 mm, ceea ce este mai mare decât cea a unei imprimante 3D. Calitatea prelucrării suprafeței de către o freză depinde și de dimensiunea frezei în sine, iar raza vârfului frezei este de cel puțin 0,05 mm, dar mișcarea frezei este programată, de obicei un pas de o treime sau jumătate din tăietor, respectiv - toate tranzițiile sunt netezite.

Fotografie @ ceară de om liber

Grosimea stratului la imprimarea pe Form 2, cea mai populară, dar departe de cea mai precisă imprimantă, și deci acuratețea verticală, este de 0,025 mm, adică jumătate din diametrul vârfului oricărui cutter. Diametrul fasciculului său este de 0,14 mm, ceea ce reduce rezoluția, dar produce și o suprafață mai netedă.

Fotografie @ landofnaud

În general, calitatea produselor rezultate pe o imprimantă cu fotopolimer și pe mașinile de frezat de vârf este comparabilă. În unele cazuri, pe forme simple, calitatea piesei frezate va fi mai mare. Cu complexitatea formelor, povestea este diferită - o imprimantă 3D este capabilă să imprime ceva pe care nicio freză nu l-ar putea tăia vreodată, din cauza limitărilor de proiectare.

Economic

Fotopolimerii utilizați în imprimantele stereolitografice sunt mai scumpi decât ceara obișnuită pentru bijuterii. Bucățile mari de ceară după mașina de frezat pot fi topite în noi semifabricate, deși acest lucru este, de asemenea, pași consumatoare de timp și inutile, dar economisesc și bani. Ceara măcinată este mai ieftină în ceea ce privește costul fiecărui produs individual de același volum.

Ceara nu este singurul material consumabil în lucrul unui router; de asemenea, frezele se uzează treptat și necesită înlocuire pentru 1-2 luni de lucru intens, dar acest lucru nu reduce în mod semnificativ decalajul.

Munca unei freze, în ceea ce privește costul produselor fabricate, este mai ieftină.

Fotografie @ 3DHub.gr

Comoditate și caracteristici

Specificul frezării este de așa natură încât, chiar și pe o mașină cu cinci axe, freza nu poate ajunge peste tot. Acest lucru îi obligă pe bijutieri să creeze modele compozite din mai multe piese, care apoi trebuie să fie lipite, sau chiar prefinisate manual. O imprimantă 3D este capabilă să imprime un model de orice formă complexă, inclusiv cavități interne și îmbinări complexe, într-o singură trecere.

Cum se întâmplă

Modelele tipărite sunt lipite pe un butoi de ceară, apoi structura rezultată este umplută cu ipsos sau o soluție specială, după întărirea căreia forma finită este încălzită într-un cuptor și apoi umplută cu metal.

Materialul de ceară se arde fără urmă, permițând metalului să ocupe tot spațiul liber și să repete exact forma piesei de prelucrat.

Mai multe detalii:

1. Procesul de turnare începe cu imprimarea modelului și procesarea standard post-imprimare - piesa imprimată este separată de suporturi, spălată, supusă expunerii la întărire la lumină ultravioletă și, dacă este necesar, ușor lustruită.

2. În continuare, procesul este similar cu cel folosit pentru turnarea folosind ceară convențională. Semifabricatele sunt lipite pe un sprue de ceară, care le va ține în poziția corectă și va crea un canal pentru distribuția metalului.

Dacă cantitatea și dimensiunea produselor permit, puteți sări peste acest pas - dacă imprimați produsele împreună cu sprue ca o singură unitate.

3. Sprue se fixează în balonul de injecție. Dacă balonul este perforat, orificiile trebuie închise, de exemplu, cu bandă de ambalare.

4. Soluția de umplere se amestecă în proporțiile specificate de producător.

Apoi se toarnă într-un balon cu un sprue înăuntru. Se toarnă cu grijă pentru a nu deteriora modelul sau disloca copacul.

5. Balonul se pune într-o cameră cu vid pentru cel puțin 90 de secunde, astfel încât tot aerul să iasă din soluție. Apoi este transferat într-un loc ferit de vibrații pentru a-i permite să se întărească cât mai repede posibil.

6. Recipientele turnate sunt introduse într-un cuptor, rece sau încălzite la 167ºC, iar temperatura se ridică treptat până când plasticul modelelor este complet ars.

Preîncălzire - preîncălzire.

Introduceți balonul - puneți balonul în cuptor.

Rampă - ridică (modifică) temperatura.

Hold - mențineți temperatura (exemplu: 3h = 3 ore)

7. Odată ce acest proces este finalizat, metalul este turnat în matriță.

8. După umplere, matrița este răcită și materialul de umplutură este spălat.

9. Rămâne doar să îndepărtați produsele finite, să le separați și să le lustruiți ușor.

Fotografii cu produse create de Top3DShop:

Concluzii:

Ambele tehnologii au avantajele și dezavantajele lor. Dacă atelierul de bijuterii are deja o mașină de frezat CNC, atunci va face față majorității sarcinilor de producere a pieselor individuale. Mai mult, dacă se fac doar copii unice și nu foarte des, atunci mașina câștigă în viteză.

Dacă scopul nu este dezvoltarea producției, creșterea volumului de muncă, cifra de afaceri a fondurilor sau creșterea nivelului de complexitate al produselor, atunci o imprimantă 3D va fi doar o povară financiară suplimentară.

Odată cu creșterea ritmului și volumului de lucru, odată cu introducerea constantă de noi modele, avantajele unei imprimante 3D vor deveni imediat vizibile în producția de masă, diferența de viteză este serioasă; Imprimanta poate fi cu greu supraestimată în prototiparea rapidă și producția de loturi de semifabricate.

Dacă întreprinderea execută ambele tipuri de comenzi - atât unice, cât și în serie - va fi mai eficient și mai fezabil din punct de vedere economic să aibă ambele dispozitive în fermă, pentru diferite tipuri de muncă, acestea se vor completa organic.

Echipamente

Formularul Formlabs 2

Tehnologie: SLA

Camera de lucru: 145 x 145 x 175 mm

Grosimea stratului: 25-100 microni

Focalizare laser: 140 µm

Puterea fasciculului: 250 mW

Preț: 320.000 ruble.

Form 2 este o imprimantă 3D stereolitografică compactă care se potrivește cu ușurință pe desktop.

Datorita acuratetii sale (25-100 microni), este foarte popular printre ortodonti si bijutieri, deoarece este capabil sa imprime multe produse intr-o singura sedinta.

Fotografie @ FormlabsJp

Fotopolimerul pentru imprimarea modelelor arse costă 46.000 de ruble pe cartuş de 1 litru.

3D Systems Project MJP 2500

Tehnologie: MJM

Camera de lucru: 295 x 211 x 142 mm

Rezoluție: 800 x 900 x 790 dpi

Grosimea stratului: 32 microni

Preț: 3.030.000 de ruble

Imprimantă multijet de la 3D Systems, concepută pentru imprimarea semifabricatelor turnate prin injecție folosind materiale VisiJet și piese funcționale folosind materiale plastice.

MJP este inferior imprimantelor stereolitografice în ceea ce privește compactitatea - este mult mai mare și nu poate fi plasat pe un desktop, dar acest lucru este compensat de viteza de imprimare și de o zonă de lucru mai mare.

3D Systems ProJet MJP 3600W Max

Tehnologie: MJM

Camera de lucru: 298 x 183 x 203 mm

Rezoluție: până la 750 x 750 x 1600 DPI

Grosimea stratului de la: de la 16 microni

Precizie de imprimare: 10-50 microni

Preț: 7.109.000 de ruble

ProJet 3600W Max este o versiune îmbunătățită a ProJet 3500 CPX, o imprimantă 3D specializată pentru imprimarea cerurilor turnate prin injecție. Acestea sunt imprimante 3D industriale utilizate în producție în modul de funcționare continuă, cu o platformă mare și performante ridicate. Imprimantele din această serie folosesc tehnologie modelare multi-jet(Multi Jet Modeling, MJM), care mărește viteza de lucru și permite utilizarea materialelor VisiJet special concepute pentru aceasta.

Tehnologie: DLP (procesare digitală a luminii)

Zona de imprimare: 120×67,5×150mm

Grosimea stratului: 25-50 microni (0,025/0,05 mm)

Rezoluție: 62,5 µm (0,0625 mm)

Preț: de la 275.000 de ruble.

Hunter este o nouă imprimantă 3D DLP de la Flashforge. DLP este o tehnologie de stereolitografie care folosește un proiector în loc de un laser.

Această tehnologie are avantajele sale - imprimarea DLP este mai rapidă și poate oferi mai multe detalii la scară ultra-mică. Pe de altă parte, o proiecție DLP constă din pixeli, dacă este nevoie de o suprafață perfect netedă, este mai bine să alegeți o imprimantă SLA, de exemplu, Form 2.

Flashforge ​Hunter DLP 3D este compatibil cu rășinile stereolitografice de a treia generație, oferind utilizatorului o gamă largă de materiale de imprimare.

Imprimanta folosește un modul DLP cu design propriu al producătorului, ale cărui caracteristici sunt optimizate special pentru imprimarea 3D. Această componentă are o precizie liniară mai mare decât DLP-ul convențional conceput pentru videoproiectoarele de consum.

Wanhao Duplicator 7 v1.4

Tehnologie de imprimare: DLP, 405nm

Viteza maximă de imprimare: 30 mm/oră

Suprafata maxima de imprimare: 120x68x200 mm

Rezoluție: 2560x1440 pixeli pe strat

Precizie: 0,04 mm

Grosimea stratului: 0,035-0,5 mm

Greutate: 12 kg

Preț: 35.900 de ruble.

Wanhao Duplicator 7 este o imprimantă fotopolimer ieftină pentru a încerca stereolitografia. Dezavantajele acestui model sunt stabilitatea scăzută, rezoluția scăzută și problemele de repetabilitate din cutie.

Fotografie @

Astăzi, există multe tehnologii pentru crearea de obiecte reale din modele 3D. Cea mai comună și mai accesibilă tehnologie este imprimarea pe plastic (tehnologia FDM).
În articolul nostru oferim o clasificare a tehnologiilor de imprimare și le spunem pe fiecare dintre ele.

În prezent, tehnologiile de imprimare 3D sunt împărțite în 4 categorii principale:

1. Extrudare - extrudarea materialului topit;
2. Fotopolimerizare - întărirea polimerului cu radiații UV sau laser.
3. Imprimare prin sinterizare și topire a materialelor
4. Laminare - lipirea straturilor de material cu tăiere ulterioară;

În plus, există și alte tehnologii care nu se încadrează în categoriile de mai sus, despre ele vorbim la finalul acestui articol.

1. 1. Extrudarea materialului

1.1. Modelaremetodădepunere(Fused Deposition Modeling, FDM)

Cea mai comună tehnologie de imprimare 3D, în special printre imprimantele 3D personale și desktop.

Tehnologia funcționează pe principiul fuzionarii materialului în straturi. Filamentele de plastic sau metal se desfășoară dintr-o rolă (cartuș) și intră în capul de imprimare (extruder). Extruderul încălzește filamentele la o stare lichidă și stoarce materialul printr-o duză, mișcându-se în direcții orizontale și verticale, formând un obiect strat cu strat.

Avantajele tehnologiei de imprimare 3D FDM

• . viteza și ușurința producției de modele
• . accesibilitate;
• . siguranta, ecologic și non-toxicitatea majorității materialelor;
• . precizia construcției;
• . ușurință în utilizare și întreținere;
• . rezistența pieselor;
• . ușurința de eliminare.

Material de imprimare: Termoplastice (PLA, ABS, PVA, HIPS etc.), metale și aliaje cu punct de topire scăzut, materiale comestibile(ciocolata etc.)

1.2. Modelare prin pulverizare urmată de frezare în strat (Drop On Demand Jet, DODJet)

Această tehnologie de imprimare 3D folosește și două tipuri de materiale - model și material suport.

Capul de imprimare pulverizează ambele tipuri simultan« consumabile”. Apoi, un cap special de frezat răcește stratul pulverizat și acesta prelucrare. Tehnologia DODJet vă permite să construiți modele de înaltă precizie, cu o suprafață absolut netedă. Deoarece pulverizarea stratului de lucru are loc datorită unui cap care se mișcă mecanic, atunci viteza de producție a prototipului depinde în mare măsură de complexitatea modelului tipărit.

Material de imprimare: Ceară de turnătorie

1. 2. Fotopolimerizare

2.1. Stereolitografia cu laser (Laserstereolitografia,SLA)

Tehnologia a fost inventată de Charles Hull. După ce a primit un brevet pentru el, Hull a fondat 3D Systems, care continuă să conducă astăzifirma producatoare Mașini SLA.

Tehnologia presupune utilizarea unui fotopolimer special - o rășină fotosensibilă - ca material model. Baza acestui proces este un laser ultraviolet, care se transferă constant secțiuni transversale modelează pe suprafața unui recipient cu rășină fotosensibilă. Fotopolimerul se întărește numai în locul unde a trecut fasciculul laser. Un nou strat de rășină este apoi aplicat pe stratul întărit și noul contur este conturat cu un laser. Procesul se repetă până la finalizarea modelului. Stereolitografia este cea mai populară tehnologie de prototipare rapidă pentru producerea de modele de înaltă precizie. Acesta acoperă aproape toate sectoarele de producție de materiale, de la medicină la inginerie grea. Tehnologia SLA vă permite să construiți rapid și precis un model al unui produs de aproape orice dimensiune. Calitatea suprafețelor depinde de etapa de construcție. Mașini moderne asigurați o etapă de construcție de 0,025 - 0,15 mm.

Tehnologia SLA oferă cel mai bun rezultatîn producția de modele principale pentru producția ulterioară de matrițe de silicon și turnarea rășinilor polimerice în ele și este, de asemenea, utilizat pentru creșterea modelelor de master de bijuterii.

Material de imprimare: Rășină fotopolimerică

2.2. Digitalprelucrareaprinde(Procesare digitală a luminii, DLP)

Analog al tehnologiei SLA. Spre deosebire de tehnologia tradițională, stereolitografia, folosind un laser ultraviolet de scanare pentru, pentru a face un material lichid solid, Imprimanta DLP funcționează pe un principiu similar, totuși folosește reflectoare DLP , care afectează fiecare strat. De îndată ce primul strat se întărește pe platformă, platforma cade puțin mai adânc în rezervorul de rășină, iar reflectorul luminează o nouă imagine, pentru ca următorul strat să se întărească.

Material de imprimare: Rășină lichidă

2.3. TehnologieMJM (modelare multi-jet)

Tehnologia a fost dezvoltată și patentată de 3D Systems.

MJM, o tehnologie de imprimare 3D, se bazează pe o secțiune strat cu strat a unui fișier CAD în straturi orizontale, care sunt trimise secvenţial la o imprimantă 3D. Fiecare strat este format dintr-un cap de imprimare, care, prin grupuri de duze, eliberează fie fotopolimer topit (temperatura de aproximativ 80 C), fie ceară topită pe o platformă în mișcare orizontală. Fotopolimerul sau ceara este topită în sistemul de alimentare cu material înainte de a intra în capul de imprimare. Dacă imprimarea 3D este realizată dintr-un fotopolimer, atunci după imprimarea fiecărui strat, platforma pe care este crescut stratul se deplasează în spatele capului de imprimare sub o lampă cu ultraviolete. Flashul unei lămpi ultraviolete provoacă o reacție în fotopolimer, determinând întărirea materialului. După aceasta, platforma alunecă înapoi sub capul de imprimare și ciclul de formare a stratului se repetă. Capul de imprimare formează un nou strat. Caracteristicile tehnologiei MJM sunt capacitatea de a reproduce modele 3D cu o precizie ridicată. Procesul de imprimare 3D folosește un material suport: ceară (furnizată în cartușe separate). Dacă imprimarea 3D este realizată din fotopolimer, atunci materialul suport este îndepărtat folosind o temperatură ridicată: piesa cu suport este introdusă într-un cuptor cu o temperatură de ~60 C. Dacă imprimarea 3D este realizată din ceară, atunci suportul este îndepărtat folosind o solutie speciala.

De asemenea, este important ca agenții de colorare să poată fi adăugați la lipici și, prin urmare, este posibil să obțineți nu numai un model tridimensional, ci și unul multicolor.

Material de imprimare: Rășină fotopolimerică, plastic acrilic, ceară de turnare

2.4. Tehnologia Polyjet (PolyJet, PJET)

Introdus în 2000 de Objet, care a fost apoi achiziționat de Stratasys în 2012.

Imprimarea PolyJet 3D este similară cu imprimarea cu jet de cerneală pentru documente, dar în loc să arunce cerneală pe hârtie, imprimantele PolyJet 3D declanșează jeturi de fotopolimer lichid care formează straturi pe o tavă de construcție și se întăresc instantaneu de lumina ultravioletă. Straturile subțiri sunt așezate secvenţial pentru a forma un model sau un prototip tridimensional precis. Modelele sunt gata de utilizare imediat după scoaterea din imprimanta 3D, nu este necesară nicio fixare suplimentară. Pe lângă materialul de model selectat, imprimanta 3D produce și jeturi de material suport asemănător gelului, concepute pentru a susține proeminențe și geometrii complexe. Poate fi îndepărtat ușor cu mâna sau cu apă.

Tehnologia de imprimare 3D PolyJet oferă multe avantaje pentru prototiparea rapidă, producând rapid și precis piese uimitor de subțiri și suprafețe netede. Tehnologia folosește o gamă largă de materiale, inclusiv materiale rigide opace în sute de culori vibrante, tonuri translucide transparente și colorate, materiale elastice flexibile și fotopolimeri specializați pentru imprimarea 3D în industria dentară, medicală și a bunurilor de larg consum.

Material de imprimare: Rășină fotopolimerică

1. 3. Imprimare prin sinterizare și topire a materialului

3.1. Sinterizarea selectivă cu laser (SLS)

Metoda SLS a fost inventată de Carl Descartes(Carl Deckard) în 1986

Folosind această tehnologie, modelele sunt create din materiale pulbere datorită efectului de sinterizare folosind energia unui fascicul laser. Spre deosebire de procesul SLA, în acest caz fasciculul laser nu este o sursă de lumină, ci o sursă de căldură. Lovind un strat subțire de pulbere, fasciculul laser își sinterizează particulele și formează o masă solidă în conformitate cu geometria piesei. Materialele folosite sunt poliamida, polistirenul, nisipul si pulberile unor metale. Un avantaj semnificativ al procesului SLS este absența așa-numitelor suporturi la construirea modelului. În procesele SLA și MJM, atunci când se construiesc elemente în sus ale unei piese, se folosesc suporturi speciale pentru a proteja straturile subțiri nou construite ale modelului de colaps. În procesul SLS nu este nevoie de astfel de suporturi, deoarece construcția se realizează într-o masă omogenă de pulbere. După construcție, modelul este îndepărtat din masa de pulbere și curățat.

Conducere producatori Mașinile SLS sunt de la Concept Laser (Germania), 3D Systems (SUA) și EOS GmbH (Germania).

Material de imprimare: termoplastic, pulbere metalică, pulbere ceramică, pulbere de sticlă

3.2. Topire directă cu laser a metalelor(Topirea cu laser selectivă directă a metalelor, SLM)

Un tip de tehnologie SLS. Materialele sunt metale și aliaje sub formă de pulbere. Următoarele metale și aliaje sunt disponibile pentru imprimare: oțel, oţel inoxidabil, oțel pentru scule, aluminiu, aliaj cobalt-crom, titan.

Straturile subțiri de pulbere metalică de înaltă calitate sunt distribuite uniform folosind un mecanism special de acoperire, platforma pe care se află pulberea putând fi coborâtă vertical. Întregul proces are loc în interiorul unei camere care menține un control strict al gazelor nobile atmosferice, cum ar fi argonul, azotul, oxigenul la niveluri sub 500 ppm. Fiecare strat este apoi format prin strălucirea selectivă a laserelor pe suprafața pulberii folosind două scanere de înaltă frecvență pe axa X și Y. Procesul se repetă strat cu strat până când piesa este completă.

Material de imprimare: Aproape orice aliaj metalic sub formă de granule/fărâmituri/pulbere

3.3. Efascicul de electroni topire (topire cu fascicul de electroni,EBM)

Această tehnologie a fost dezvoltată de Arcam AB în Suedia.

Tehnologia presupune producerea de piese prin topirea pulberii metalice, strat cu strat, in vid folosind un fascicul de electroni puternic. Spre deosebire de unele metode de sinterizare a metalelor, piesele rezultate sunt lipsite de goluri și foarte puternice.

Tehnologia face posibilă producerea de piese de orice formă geometrică cu parametrii materialului utilizat. O mașină EBM citește date dintr-un model 3D, aflat de obicei într-un fișier CAD, și le construiește strat cu strat. Aceste straturi sunt fuzionate împreună folosind un fascicul de electroni controlat de computer. În felul acesta construiește părți întregi. Procesul are loc în vid, ceea ce îl face potrivit pentru fabricarea pieselor din materiale care sunt foarte sensibile la oxigen, cum ar fi titanul.

Un avantaj important este că pulberea este un material final pur, fără umpluturi. Prin urmare, nu trebuie să supuși piesa imprimată unui tratament termic suplimentar.

EBM funcționează la temperaturi de obicei între 700 și 1000° C. Piesele sunt gata aproape imediat după răcire.

Aliajele de titan, așa cum s-a menționat mai sus, sunt ușor de prelucrat prin această tehnologie, ceea ce o face alegere potrivită pentru piata implanturilor medicale.

Material de imprimare: Aliaje de titan

3.4. Sinterizarea selectivă la căldurăSinterizare)

Analog de sinterizare selectivă cu laser(SLS), totuși, această tehnologie folosește căldură direcționată corespunzător în loc de un laser de înaltă precizie. O lampă specială este acoperită cu o mască, și astfel devine posibilă influențarea selectivă a materialului sursă.

Pentru a permite fluxul de căldură, această tehnologie folosește lămpi speciale cu ultraviolete. Unul dintre principalele avantaje este că pentru o anumită lungime de undă a radiației infraroșii este posibilă selectarea a 2 tipuri de material: unul va transmite căldură, iar celălalt va reflecta. De asemenea, una dintre principalele proprietăți ale radiației IR este capacitatea de a selecta o lungime de undă la care un anumit material va absorbi sau reflecta toată radiația.

Este interesant de remarcat că un strat cu o grosime de 100 microni (0,1 mm) este imprimat în doar 1-2 secunde. Această tehnologie este o adevărată descoperire în imprimarea de mare viteză. Este important de subliniat faptul că modelul este format din pulbere, iar orice pulbere nefolosită poate fi refolosită.

Această tehnologie face posibilă producerea de modele ale celor mai complexe forme geometrice și, de asemenea, vă permite să imprimați mai multe părți simultan.

Material de imprimare: Pulbere termoplastică

3.5. Distribuție strat cu strat a adezivului peste pulbere de gips (Imprimare 3D pe pat de pulbere și cap cu jet de cerneală, imprimare 3D pe bază de ipsos, 3DP)

3DP este o tehnologie specifică de fabricație aditivă, bazat pe utilizarea de pulbere și material liant. Această tehnologie a fost brevetată în 1993 de Eli Sachs și Mike Cima de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts(MIT) și vândut în 1995 către Z Corporation, care, la rândul său, a fost achiziționat de 3D Systems în ianuarie 2012.

3DP folosește o metodă de fabricare a pulberii similară cu SLS, dar în loc să sinterizeze sau să topească pulberea, folosește un liant (clei) care este injectat în pulbere. În aceste scopuri, se folosește un cap de imprimare similar cu capul unei imprimante 3D cu jet de cerneală.

Tehnologia este foarte simplă: există un strat de pulbere, capul de imprimare trece peste el și selectiv (în funcție de forma secțiunii transversale) aplică un lichid special de legare. Un strat proaspăt de pulbere este întins pe întreaga suprafață a modelului, iar procesul se repetă. Când modelul este finalizat, pulberea nelegată este îndepărtată automat.

Material de imprimare: Gips, compozit pe bază de gips, pulbere de gips

1. 4. Fabricarea de obiecte folosind laminare (Laminated Object Manufacturing, LOM)

În această tehnologie, modelul este realizat din straturi subțiri de film polimeric. Anterior, fiecare strat al viitorului produs este tăiat din materialul de lucru cu un laser sau un tăietor mecanic. Formele finisate ale straturilor sunt plasate în în modul prescrisși rămâneți împreună. Conexiunea strat cu strat poate avea loc în moduri diferite - folosind încălzirea locală, prin presare sub presiune sau prin lipire chimică convențională.

Material de imprimare: Hârtie, folie metalică, folie de polietilenă

1. 3DsigiliudinMcor Technologies

Noua tehnologie emergentă, care vă permite să imprimați produse din hârtie simplă A4. Un tăietor din oțel din carbură decupează fiecare strat al viitorului model dintr-o foaie de hârtie. Apoi, straturile sunt lipite cu lipici obișnuit de papetărie pe bază de apă. Această tehnologie de imprimare este utilizată de inovatoarea imprimantă 3D MATRIX 3000.

Material de imprimare: hârtie standard de birou

1. Contour Crafting (CC)

Tehnologia a fost inventată de profesorul Behrokh Khoshnevis(Behrokh Khoshnevis) de la Universitatea din California de Sud CC este o tehnologie de construcție și nu este utilizată de imprimantele 3D. Dispozitivul de imprimare este mai asemănător cu o macara portal. În loc de un cârlig de mai multe tone, care are un cap de stropire a amestecului de beton cu formatoare pneumatice de suprafață încorporate. Soluția de beton cu întărire instantanee se aplică strat cu strat la baza casei. Ziduri, împreună cu deschideri, orificii de aerisire, coșurile de fum cresc literalmente în fața ochilor noștri. Pentru construirea unei goluri« cutii" a unei cabane cu o suprafață de 100 de metri pătrați necesită aproximativ opt ore de muncă continuă.

Material de imprimare: amestec de beton

Articolul oferă o analiză a celor utilizate în achiziții, în special producția de turnătorie. tehnologie informatică, permițându-vă să reduceți dramatic timpul de lansare produse noi. Aceste tehnologii sunt de o importanță deosebită în fabricarea modelelor, matrițelor și echipamentelor de turnătorie.

Când dezvoltați și creați un nou produse industriale De o importanță deosebită este viteza de finalizare a etapelor de cercetare și dezvoltare, care, la rândul său, depinde în mod semnificativ de capacitățile tehnologice ale producției pilot.

În special, aceasta se referă la producția de piese de turnare, care sunt adesea piesa cea mai intensivă în muncă și cea mai scumpă proiect comun. La crearea de noi produse, în special în etapa de cercetare și dezvoltare în producția pilot, care se caracterizează prin cercetarea variantelor, necesitatea unor schimbări frecvente de proiectare și, ca urmare, ajustarea constantă a echipamentelor tehnologice pentru producerea de prototipuri, problema producției rapide a turnarea pieselor devine cheie.

În producția pilot, metodele tradiționale de fabricare manuală a echipamentelor de turnătorie sau folosind prelucrarea mecanică rămân predominante. Acest lucru se datorează faptului că în etapa de cercetare și dezvoltare, când proiectarea produsului nu a fost încă elaborată, este nepotrivit să se creeze echipamente pentru producția de masă pentru a produce mostre. În aceste condiții, echipamentele de turnătorie sunt un produs foarte scump, se dovedește a fi, de fapt, un produs unic, care nu este utilizat în continuarea lucrărilor asupra produsului din cauza modificărilor în designul produsului în timpul lucrărilor de dezvoltare. Prin urmare, fiecare abordare a designului piesei la versiunea finală necesită adesea echipamente noi și, prin urmare, metodele tradiționale nu sunt doar costisitoare, ci și consumatoare de timp.

Trecerea la descrierea digitală a produselor - CAD și tehnologiile aditive care au apărut ulterior, au făcut o adevărată revoluție în producția de turnătorie, care a fost evidentă mai ales în industriile de înaltă tehnologie - aviație, aerospațială, nucleară, medicină și fabricarea de instrumente - acele industrii caracterizate prin producție de volum redus, adesea bucată cu bucată. Aici, îndepărtarea de tehnologiile tradiționale și utilizarea noilor metode de producere a matrițelor de sinteză de turnătorie și a modelelor de sinteză folosind tehnologii de sinteză strat cu strat au redus radical timpul pentru crearea de noi produse. Pentru producerea primului prototip al blocului de cilindri

(Fig. 1) metodele tradiționale necesită ≥ 6 luni, iar cea mai mare parte a timpului este cheltuit cu crearea de echipamente.

Utilizarea tehnologiei Quick-Cast în acest scop (creșterea unui model de turnare dintr-un fotopolimer pe o mașină SLA urmată de turnare folosind un model gazificat) reduce timpul necesar obținerii primei turnări de la șase luni la două săptămâni!

Fig.1 Modelul Quickcast (a) și blocul cilindric de turnare (b)

Aceeași piesă poate fi produsă printr-o tehnologie mai puțin precisă, dar destul de potrivită - turnarea în matrițe de nisip crescute, atunci când nu este deloc necesar să se facă un model de turnare: „negativul” piesei este crescut - matrița. O matriță pentru turnarea unei piese atât de mari precum un bloc cilindric este crescută în fragmente, apoi este asamblată într-un balon și turnată. Întregul proces durează câteva zile. O parte semnificativă a produselor de turnare „obișnuite”, care nu au cerințe speciale pentru precizie sau structură internă, poate fi obținută sub formă produse finite in cateva zile:

• creșterea directă a modelului de ceară;
• turnare + uscare mucegai;
• calcinarea mucegaiului;
• și, de fapt, obținerea turnării.

Total: 3...4 zile (fiecare etapă – o zi), ținând cont de timpul pregătitor și final. Aproape toate companiile producătoare de automobile și avioane din țările industrializate au zeci de mașini AF care servesc cercetării și dezvoltării în arsenalul lor de producție pilot. Mai mult, aceste mașini încep să fie folosite ca tehnologice „obișnuite”.

echipamente într-un singur lanţ tehnologic şi pt producție în serie.

Tehnologii aditive (AT) și prototipare rapidă Fabricare aditivă (AF) sau Fabricare aditivă (AM) sunt termeni acceptați în vocabularul tehnic englezesc care denotă un aditiv, adică „adăugarea”, metodă de producere a unui produs, spre deosebire de metodele tradiționale de prelucrare prin „scădere” (scădere) material dintr-o piesă solidă. Sunt folosite împreună cu sintagma Rapid Prototyping (sau tehnologii RP) - prototipare rapidă, dar au o semnificație mai generală care reflectă mai exact situația actuală. Putem spune că tehnologia RP, în sensul modern, face parte din tehnologiile AF, „responsabilă” de prototiparea propriu-zisă folosind metode de sinteză strat cu strat. Tehnologiile AF sau AM acoperă toate domeniile sintezei produselor, fie că este vorba despre un prototip, un prototip sau un produs în serie.

Esența tehnologiilor AF, ca și tehnologiile RP, este construcția strat cu strat a produselor - modele, matrițe, modele principale etc. prin fixarea straturilor de material model și conectarea secvențială între ele în moduri diferite: sinterizare, fuziune, lipire, polimerizare - în funcție de nuanțele unei anumite tehnologii.

Ideologia proceselor aditive se bazează pe tehnologii care se bazează pe o descriere digitală a produsului, modelul său computerizat sau așa-numitul. Model CAD. La utilizarea tehnologiilor AF, toate etapele implementării proiectului - de la idee până la materializare (sub orice formă - produs intermediar sau finit) sunt într-un mediu tehnologic „prietenos”, într-un singur lanț tehnologic, unde fiecare operațiune tehnologică este realizată și în CAD digital. sistem \CAM \CAE. În practică, aceasta înseamnă o tranziție reală către tehnologiile „fără hârtie”, când, în principiu, documentația tradițională de desen pe hârtie nu este necesară pentru fabricarea unei piese.

Deși pe piață există diverse sisteme AF pentru producerea de modele conform tehnologii diferite iar din materiale diferite, ceea ce au în comun este principiul strat cu strat de construire a modelului. AT-urile joacă un rol deosebit în modernizarea producției de turnătorie, permițându-le să rezolve probleme până acum nerezolvate și să „crească” modele și matrițe de turnătorie care nu pot fi produse prin metode tradiționale. Timpul de producție pentru echipamentele model a fost redus radical. Dezvoltarea tehnologiilor de film în vid bazate pe formele și modelele obținute de AT a făcut posibilă reducerea timpului de producție a prototipurilor și, în unele cazuri, a produselor în serie de câteva ori și de zeci de ori. Progresele recente în domeniul metalurgiei pulberilor au făcut posibilă extinderea semnificativă a capacităților AT pentru „creșterea” directă a pieselor funcționale din metale și producerea de noi materiale structurale cu proprietăți unice (tehnologii de formare prin pulverizare etc.).

Centrele AT moderne conțin adesea cuvintele design și tehnologie în numele lor complet, subliniind astfel unitatea, și nu lupta contradicțiilor, dintre designer și tehnolog. Având în vedere specificul industriei ruse, unde producția unei game uriașe de produse din diferite materiale este adesea concentrată într-o singură întreprindere, unde multe întreprinderi sunt forțate să-și mențină „economia de subzistență”, aceasta este o abordare rațională. Turnătoriile experimentale în tehnologiile de producere atât a produselor din metal, cât și din plastic au multe în comun, iar cu utilizarea AT sunt și mai apropiate în echipamentele utilizate, și în metodele tehnologice, precum și în educația și formarea personalului profesional.

AT și turnătorie

După cum sa menționat deja, AT este de o importanță deosebită pentru producția accelerată de piese turnate, în special pentru obținerea:

• modele de turnătorie;
• modele principale;
• matrite de turnatorie si echipamente de turnatorie.

Producerea modelelor de sinteză de turnătorie

Modelele de turnare pot fi obținute (crescute) din următoarele materiale:

• polistiren pulbere (pentru LGM ulterioară);
• compoziții fotopolimerice, în special, folosind tehnologia Quick-cast pentru tehnologia ulterioară LGM sau MJ (Multi Jet) pentru turnarea cu investiții.

Orez. 2. Mașină SLS SinterStation Pro și model roată turbină

Modele de sinteză din pulbere de polistiren. Polistirenul este utilizat pe scară largă ca material model pentru produsele tradiționale din lemn. Cu toate acestea, datorită dezvoltării rapide a tehnologiilor de sinteză strat cu strat, a câștigat o popularitate deosebită pentru prototipare, precum și pentru producția industrială de produse la scară mică. Modelele din polistiren sunt produse pe mașini AF folosind tehnologia SLS - Selective Laser Sintering - sinterizarea strat cu strat a materialelor pulverulente (Fig. 2). Această tehnologie este adesea folosită atunci când este necesar să se realizeze rapid una sau mai multe piese turnate de forme complexe de dimensiuni relativ mari, cu cerințe moderate de precizie.

Materialul model - pulbere de polistiren cu o dimensiune a particulelor de 50...150 microni este rulat cu o rolă specială pe o platformă de lucru instalată într-o cameră etanșă cu o atmosferă de gaz inert (azot). Raza laser „rulează” acolo unde computerul „vede” „corpul” într-o secțiune dată a modelului CAD, ca și cum ar umbri secțiunea transversală a piesei, așa cum face un designer cu un creion pe un desen. Sub influența căldurii fasciculului laser, particulele de polistiren sunt sinterizate (~ 120°C). Apoi platforma este coborâtă cu 0,1...0,2 mm, iar o nouă porțiune de pulbere este rulată pe stratul întărit, se formează unul nou, care este și sinterizat cu cel anterior.

Procesul se repetă până când modelul este complet construit, care la sfârșitul procesului este închis într-o serie de pulbere nesinterizată. Modelul este scos din mașină și curățat de pulbere. Avantajul tehnologiei este absența suporturilor, deoarece modelul și toate straturile sale în construcție sunt susținute în mod constant de o serie de pulbere.

Mașinile disponibile pe piață de la 3D Systems și EOS fac posibilă construirea de modele destul de mari - până la 550x550x750 mm (ceea ce este important, deoarece modelele mari pot fi construite ca întreg, fără a lipi fragmente individuale, ceea ce crește precizia și densitatea). a turnării). Nivel foarte ridicat de detaliu în construcția modelului: elementele de suprafață (numerele piesei, simbolurile etc.) pot fi construite cu grosimi ale fragmentelor de până la 0,6 mm, grosimea peretelui modelului garantată de până la 1,5 mm.

Orez. 3. Model din polistiren după creștere (a) și infiltrare (b) și fontă (c)

Orez. 4. Modele din polistiren (a) și piese turnate din
Al-aliaj (b)

În mod fundamental, tehnologiile de turnare pentru modelele din ceară și polistiren nu diferă (Figurile 3 și 4). Se folosesc aceleași materiale de turnare, aceleași turnătorii și echipamente auxiliare. Este posibil ca modelul din ceară să fie „ceară pierdută”, iar modelul din polistiren să fie „ars”.

Dar lucrul cu modele din polistiren necesită atenție la ardere: se eliberează o mulțime de gaze care necesită neutralizare, materialul arde parțial în matriță, există pericolul formării de cenușă și înfundarea matriței, este necesar să se asigure posibilitatea de scurgere a materialului din zonele stagnante, trebuie utilizate cuptoare de calcinare cu programatori, iar programele de ardere a polistirenului și de topire a cerii sunt semnificativ diferite. Dar, în general, cu o anumită îndemânare și experiență, LGM dă un rezultat foarte bun.

Dezavantajele tehnologiei

Procesul de sinterizare a pulberii este un proces termic cu toate dezavantajele sale inerente: distribuția neuniformă a căldurii în camera de lucru, în întreaga masă de material, deformarea din cauza deformărilor de temperatură.

Pulberea de polistiren nu este topită, cum ar fi poliamida sau pulberile metalice, de exemplu, ci este sinterizată - structura poroasă a modelului este similară cu structura plasticului spumos. Acest lucru se face special pentru a facilita îndepărtarea ulterioară a materialului modelului din matriță cu stres intern minim atunci când este încălzit.

Modelul construit, spre deosebire, de exemplu, de un model din ceară, necesită o manipulare atentă atât în ​​timpul curățării, cât și în timpul pregătirii ulterioare pentru turnare.

Pentru a oferi rezistență și ușurință în lucrul cu acesta (imbinari cu sistemul de gating, turnare), modelul este impregnat cu o compoziție specială de ceară la ~ 80°C - proces numit infiltrare. (Fig. 3 prezintă modele roșii infiltrate, în timp ce modelele din polistiren sunt îndepărtate din mașină alb). Acest lucru implică și riscul deformării modelului și necesită anumite abilități de personal.

Recent, au apărut pulberi de polistiren care nu necesită infiltrare. Acest lucru ameliorează, dar nu elimină problema. În plus, infiltrarea sub formă de ceară nu este întotdeauna o necesitate dăunătoare. Se topește în balon în timpul arderii înainte de polistiren, iar atunci când acesta din urmă devine fluid, promovează îndepărtarea sa din matriță, reducând astfel masa părții „arse” a polistirenului și reducând probabilitatea formării cenușii.

Orez. 5. Model SLS de arbore cu came și cutie de turnare cu nisip

Astfel, atunci când vorbim de cerințe moderate de precizie atunci când se utilizează tehnologia SLS, ne referim la motivele notate pentru care precizia produselor obținute prin tehnologia SLS nu poate fi mai mare decât atunci când se utilizează alte tehnologii care nu sunt legate de deformațiile de temperatură, precum tehnologiile de fotopolimerizare (Fig. 5).

Apropo de tehnologia SLS, mai remarcăm una, nu legată de polistiren, ci de direcție „înrudită”, uneori folosită în producția de turnătorie. Acesta este echipament de creștere din poliamidă pulbere. Poliamida este utilizată pe scară largă pentru prototipuri funcționale, modelele de poliamidă durabilă vă permit în multe cazuri să reproduceți un prototip cât mai aproape de produsul finit.

În unele cazuri, este recomandabil să folosiți modele din poliamidă ca alternativă la cele din lemn. Modelul este crescut la fel ca cel din polistiren. În același timp, dacă este posibil, faceți-l gol cu ​​grosimea minimă posibilă a peretelui. Apoi modelul, pentru a-i da rezistență și rigiditate, este umplut rasina epoxidica, dupa care se fixeaza intr-un balon, se vopsesc si apoi se foloseste tehnologia traditionala de turnare. Un exemplu de astfel de echipament tehnologic „rapid” pentru turnarea unui arbore cu came a motorului cu ardere internă este prezentat în Fig. 5. Datorita lungimii mari, modelul este alcatuit din doua parti, piesele sunt lipite intre ele, umplute cu rasina epoxidica si fixate intr-un balon; Durata operațiunilor este de două zile.

Modele de sinteză din fotopolimeri. Esența tehnologiei este utilizarea rășinilor fotosensibile speciale, care se întăresc selectiv și strat cu strat în punctele sau locurile în care un fascicul de lumină este furnizat conform unui program dat. Există diferite metode de iluminare a stratului (laser, lampă ultravioletă, lumină vizibilă). Există două tehnologii principale pentru crearea de modele din compoziții de fotopolimer: stereolitografia cu laser sau tehnologia SLA (Steriolithography Laser Apparatus) sau stereolitografia - întărirea stratului cu un laser și iluminarea „instantanee” a stratului - întărirea stratului de fotopolimer cu un flash de o lampă cu ultraviolete sau un reflector.

Prima metodă implică „rularea” secvenţială a unui fascicul laser pe întreaga suprafaţă a stratului care se formează acolo unde „corpul” modelului se află în secţiune transversală. Conform celei de-a 2-a metode, întărirea întregului strat are loc imediat după sau în timpul formării lui, datorită radiației provenite de la o sursă de lumină controlată - vizibilă sau ultravioletă.

Diferența dintre metodele de formare a straturilor determină și diferența de viteză de construire a modelului. Evident, viteza de creștere a celei de-a doua metode este mai mare. Cu toate acestea, stereolitografia a fost și rămâne cea mai precisă tehnologie și este utilizată acolo unde cerințele pentru curățarea suprafeței și acuratețea construcției modelului sunt de bază și decisive.

Cu toate acestea, tehnologiile de „iluminare” cu o anumită expunere, utilizate, de exemplu, de Objet Geometry și Envisiontec, în multe cazuri concurează cu succes cu stereolitografia, rezervând un avantaj clar în viteza de construcție și costul modelelor. O serie de sarcini de producție pot fi rezolvate cu succes folosind mașini AF de diferite niveluri.

Astfel, alegerea optimă a tehnologiei pentru obținerea modelelor și, în consecință, a echipamentelor de prototipare nu este adesea evidentă și trebuie realizată ținând cont de specificul conditiile de productieși cerințe reale pentru modele. În cazurile în care varietatea sarcinilor în curs de rezolvare este evidentă, este indicat să existe două mașini: pentru fabricarea produselor cu cerințe crescute și pentru efectuarea sarcinilor „de rutină” și replicarea modelelor.

Stereolitografia cu laser. 3D Systems este un pionier în dezvoltarea practică a tehnologiilor de prototipare rapidă. În 1986, a introdus pentru dezvoltarea comercială mașina de stereolitografie SLA-250 cu o dimensiune a zonei de construcție de 250×250×250 mm. Baza procesului SLA este un laser ultraviolet (în stare solidă sau CO2), unde fasciculul laser nu este o sursă de căldură, ca în tehnologia SLS, ci de lumină. Fasciculul „umbrește” secțiunea transversală curentă a modelului CAD și solidifică un strat subțire de polimer lichid. Apoi platforma pe care se realizează construcția este scufundată într-o baie de fotopolimer după dimensiunea etapei de construcție, unde se aplică un nou strat de lichid pe stratul întărit: noul contur este „procesat” cu un laser.

La creșterea unui model care are elemente în consolă, suporturile sunt construite simultan cu corpul principal al modelului (și din același material) sub formă de coloane subțiri, pe care este așezat primul strat al elementului în consolă atunci când vine timpul să construiește-l. Procesul se repetă până la finalizarea modelului.

Orez. 6. Model SLA (a) și bilă de turnare, argintie (b)

Apoi modelul este îndepărtat, rășina rămasă este spălată cu acetonă sau alcool, iar suporturile sunt îndepărtate. Calitatea suprafeței modelelor stereolitografice este foarte ridicată și adesea modelul nu necesită post-procesare. Dacă este necesar, finisajul suprafeței poate fi îmbunătățit, deoarece fotopolimerul „fix” este bine prelucrat, iar suprafața modelului poate fi adusă la un finisaj în oglindă. În unele cazuri, dacă unghiul dintre suprafața modelului în construcție și verticală< 30 град., модель можно построить и без поддержек. И таким образом может быть построена модель, для которой не возникает проблемы удаления поддержек из внутренних полостей, что, в свою очередь, позволяет получать модели, которые в принципе нельзя изготовить никаким из metode tradiționale(de exemplu, bijuteriile din Fig. 6). Stereolitografia este utilizată pe scară largă pentru: cultivarea modelelor de turnătorie; producția de modele principale (pentru producția ulterioară de matrițe din silicon, modele de ceară și piese turnate din rășini poliuretanice); crearea de modele de design, machete și prototipuri funcționale; producție de dimensiuni complete și machete la scară pentru cercetare hidrodinamică, aerodinamică, de rezistență și alte tipuri de cercetare. Dar vom observa doar două direcții.

Orez. 7. Model cu turnare rapidă (a), de asemenea cu sistem de blocare (b) și chiulasă de turnare din Al (c)

În scopuri de turnătorie, așa-numita. Modele Quick-Cast (Fig. 7), adică modele pentru „turnare rapidă”. Acesta este denumirea modelelor care, prin analogie cu modelele din ceară, pot produce rapid piese turnate metalice. Dar modelele Quick-Cast au o structură de perete de tip fagure:

• suprafețele exterioare și interioare ale pereților sunt solide, iar peretele în sine este format sub forma unui set de faguri, ceea ce are mari avantaje: masa totală a modelului este redusă semnificativ cu 70% și, prin urmare, mai puțin. materialul va trebui ars;
• în timpul procesului de ardere, orice material de model se extinde și pune presiune pe pereții matriței, în timp ce o matriță cu elemente cu pereți subțiri poate fi distrusă;
• structura de tip fagure permite modelului să se „plieze” spre interior atunci când este expandat, fără a tensiona sau deforma pereții matriței.

În unele cazuri, modelele SLA, precum și modelele SLS, pot fi folosite nu ca modele de turnare, ci ca echipamente pentru obținerea unui model pentru turnarea în nisip (SF) - Fig. 8. În acest caz, în proiectarea modelului trebuie prevăzute pante de turnare.

Orez. 8. Modelul CAD (a), modelul SLS (b) și turnarea capacului frontal al DVO, obținut în PF (c)

Cu toate acestea, această metodă este rar utilizată din cauza rezistenței insuficiente a modelului SLA. Al doilea avantaj, nu ca importanță, ci în ordinea menționării, este precizia construcției modelului, în condiții normale, la temperatura camerei, când nu există solicitări și deformații termice. O pată foarte mică a fasciculului laser ∅ 0,1...0,05 mm vă permite să „elaborați” în mod clar fragmente subțiri, filigranate ale modelului, ceea ce a făcut stereolitografia populară în industria de bijuterii. În Rusia, există destul de multă experiență în utilizarea tehnologiei Quck-Cast în industria aviației (întreprinderile Salyut, Sukhoi, UMPO, Rybinsk Motors), în inginerie energetică (TMZ - Uzina de construcție de mașini Tushinsky) - Fig. 9, unele acolo este, de asemenea, experiență în institutele de cercetare auto. Astfel, NAMI a folosit această tehnologie pentru prima dată în Rusia pentru a produce piese turnate atât de complexe, cum ar fi chiulasa și blocul de cilindri. Cu toate acestea, în alte industrii această tehnologie rămâne practic neexploatată.

Orez. 9. Modelul SLA (a) și turnarea canalului de turbină (b), matriță a carcasei și turnarea canalului de turbină al JSC „TMZ” (c)

Principalul producător de mașini SLA este compania americană 3D Systems, care produce o gamă largă de mașini cu dimensiuni diferite zone de construcție, de la 250×250×250 la 1500×570×500 mm. Pentru producția de turnătorie în industria mondială, mașinile din seria iPro sunt utilizate destul de activ (Fig. 10), cu caracteristici tehnice care poate fi găsit pe site-ul campaniei www.3dsystems. com. Costurile, atât inițiale, cât și în timpul utilizării, sunt poate singurul dezavantaj al acestei tehnologii. Prezența unui laser face ca aceste unități să fie relativ scumpe și necesită întreținere regulată.

Orez. 10. Mașină iPro 8000 (a) și modele SLA (b)

Prin urmare, recent, când au apărut multe imprimante 3D, acestea sunt folosite pentru a construi produse deosebit de critice, cu cerințe crescute de acuratețe și curățenie a suprafețelor, în primul rând pentru producția de modele Quick-Cast și master. În alte scopuri, de exemplu, layout-uri de proiectare, sunt utilizate tehnologii mai ieftine. Preţ consumabile moderat - 200...300 € și este comparabil cu prețul materialelor de model de la alte companii. Timpul de realizare a unui model depinde de sarcina platformei de lucru, precum și de etapa de construcție, dar, în medie, este de 4...7 mm/h de-a lungul înălțimii modelului. Aparatul poate construi modele cu o grosime de perete de 0,05...0,2 mm. Tehnologia DLP Dezvoltatorul acestei tehnologii este companie internationala Envisiontec, care poate fi considerat un nou venit pe piața AF, și-a lansat primele aparate în 2003.

Orez. 11. Modele Envisiontec (a) și piese turnate din Al pieselor motorului cu ardere internă (b)

Mașinile Envisiontec (Fig. 11) din familia Perfactory utilizează tehnologia originală DLP - Digital Light Procession, a cărei esență este formarea așa-numitului. măști ale fiecărei secțiuni curente a modelului, proiectate pe platforma de lucru printr-un sistem special de oglinzi foarte mici, folosind un spot cu luminozitate ridicată. Formarea și iluminarea fiecărui strat cu lumină vizibilă are loc relativ rapid, în decurs de 3...5 s.

Astfel, dacă mașinile SLA folosesc un principiu de iluminare punctuală, atunci mașinile Envisiontec folosesc un principiu de iluminare a suprafeței, adică iluminarea întregii suprafețe a stratului, ceea ce explică de mare viteză modele de construcție - în medie, 25 mm/h înălțime, cu o grosime a stratului de construcție de 0,05 mm. Materialul suport este același cu materialul principal - fotopolimer acrilic. Modelele Envisiontec sunt utilizate în același mod ca modelele SLA - ca modele master și modele de turnătorie burn-out. Calitatea lor este foarte ridicată, dar sunt inferioare ca precizie față de modelele SLA, ceea ce se datorează în principal utilizării nu a fotopolimerilor epoxidici cu contracție redusă, ca în mașinile 3D Systems, ci a celor acrilice cu o valoare semnificativ mai mare, aproape de ordinul magnitudine - 0,6%, coeficient de contracție la polimerizare.

Cu toate acestea, avantajul lor este o precizie destul de mare și curățenia suprafeței, rezistența, ușurința în utilizare, la un cost foarte moderat (comparativ cu stereolitografia). De asemenea, avantajele incontestabile ale tehnologiei Envisiontec sunt viteza mare a modelelor de construcție și, în consecință, productivitatea utilajului RP. Experimentele recente au arătat, în general, o bună capacitate de ardere a modelelor și un conținut scăzut de cenușă. Piesele turnate pentru automobile au fost obținute atât prin turnarea în vid a aliajelor de Al în matrițe de ipsos, cât și prin turnarea fontei în PF (Marshalite).

Există toate motivele pentru a considera tehnologia DLP promițătoare și eficientă pentru producția de turnătorie, și nu doar pentru cercetare și dezvoltare. Timpul (ținând cont de operațiunile pregătitoare și finale) pentru construcția pieselor conductei de admisie cu o înălțime de 32 mm și a recipientului cu o înălțime de 100 mm este de 1,5 și, respectiv, 5 ore. În timp ce pe o mașină Viper SLA (3D Systems) de dimensiuni comparabile, astfel de modele ar dura ≥ 5,5 și 16 ore pentru a construi. De interes sunt utilajele din seriile Extrim și EXEDE, care sunt poziționate ca mașini AF pentru producția în serie de modele master și modele pentru produse forestiere. Particularitatea acestor mașini este că, spre deosebire de alte tehnologii, folosesc mișcarea în jos nu discretă (pas cu pas), ci continuă a platformei la viteză mică. Prin urmare, modelele nu au pași pronunțați caracteristici altor metode de construcție. Modelele necesită post-procesare - îndepărtarea suporturilor și, în unele cazuri, ca în stereolitografie - polimerizare suplimentară. Principalele caracteristici ale mașinilor Envisiontec sunt prezentate în tabel. O selecție largă de materiale pentru modele master, modele burn-out și modele de formare în vid (rezistând până la 150°C), modelarea conceptuală face ca aceste mașini să fie deosebit de atractive atunci când este necesar să se producă un număr mare de modele dintr-o gamă largă. Tehnologia MJM (Multi Jet Modeling) pentru obținerea modelelor de sinteză de ceară. Modelele (Fig. 12) sunt construite pe imprimante 3D folosind material de model special, în compus care include o rășină fotosensibilă - un fotopolimer (liant) pe bază de acril și ceară de turnătorie (50%). Folosind un cap multijet, materialul este aplicat strat cu strat pe platforma de lucru, fiecare strat fiind întărit prin iradiere cu o lampă cu ultraviolete.

Particularitatea tehnologiei este prezența așa-numitului. structuri de susținere - suporturi pentru susținerea elementelor proeminente ale modelului în timpul procesului de construcție. Materialul este un polimer ceros cu un punct de topire scăzut, care, după construirea modelului, este îndepărtat cu un jet de apă fierbinte.

Dezavantajul tehnologiei este relativ cost ridicat consumabile - 300 USD/kg; avantaje - viteza de obținere a modelului și, nu mai puțin important, calitatea înaltă a materialului modelului, din punct de vedere al tehnologiei efective de turnare în ceară pierdută (mulare, topire model).

De la modelul principal de sinteză la turnare

Turnarea rășinilor poliuretanice și a cerii în forme de silicon. A doua zonă cu dezvoltare rapidă de utilizare a fotopolimerilor este producția de modele principale de înaltă precizie, atât pentru producția ulterioară de modele de ceară prin matrițe din silicon, cât și pentru turnarea poliuretanului. Utilizarea matrițelor din silicon este extrem de eficientă pentru producția individuală și la scară mică de modele din ceară, obținând în același timp calitatea înaltă a acestora.

Modelele principale sunt de obicei cultivate pe instalații SLA sau DPL, care oferă cel mai bun finisaj al suprafeței și o precizie ridicată a construcției modelului. Modelele produse pe imprimante 3D precum ProJet și Objet sunt, de asemenea, de o calitate destul de înaltă.

Orez. 13. Formă din silicon (sus), model principal (stânga jos), model din ceară (centru), turnare de metal (dreapta)

Modelele principale sunt folosite pentru a obține așa-numitele. matrițe rapide, în special cele din silicon (Fig. 13), în care se toarnă apoi rășini poliuretanice sau ceară pentru turnarea ulterioară a metalului. Tehnologiile de turnare cu matrițe elastice sunt larg răspândite în practica mondială. Ca materiale de matriță sunt utilizați diferiți siliconi cu un coeficient de contracție scăzut și rezistență și durabilitate relativ ridicate (aici siliconul este un amestec din două componente inițial lichide A și B, care, amestecate într-o anumită proporție, polimerizează și formează o formă omogenă, relativ solidă. masa).

Formele elastice se obțin prin umplerea unui model principal cu silicon în vid, care de obicei este plasat într-un balon de lemn, balonul este plasat într-o mașină de vid, unde componentele A și B sunt mai întâi amestecate într-un recipient special, apoi siliconul este; turnat în balon. Vidul este folosit pentru a elimina aerul din componentele lichide și pentru a asigura matrițe și piese turnate de înaltă calitate. După turnare timp de 20...40 de minute, siliconul se polimerizează. Pachetul de livrare de echipamente pentru turnarea în vid, de regulă, include mașina de vid propriu-zisă (cu una sau două camere) și două dulapuri de încălzire: pentru depozitarea consumabilelor la ~ 35°C și pentru menținerea matrițelor la ~ 70°C; acesta din urmă este utilizat pentru pregătirea termică preliminară

matriță de silicon și materiale de turnare imediat înainte de turnare.

După turnarea rășinii poliuretanice, matrița este înapoiată în cuptor pentru a întări rășina. Prin urmare, dimensiunea celui de-al doilea dulap de încălzire trebuie să corespundă dimensiunilor camerei de vid a mașinii. Folosind tehnici speciale, matrița este tăiată în două sau mai multe părți, în funcție de configurația modelului, apoi modelul este scos din matriță.

Durabilitatea obișnuită a matriței de 50...100 de cicluri este suficientă pentru producerea unei serii pilot de piese turnate. Aceste tehnologii s-au dovedit a fi foarte eficiente pentru producția de loturi pilot și produse la scară mică tipice pentru industria aviației, medicale și de fabricare a instrumentelor.

O gamă largă de siliconi și rășini poliuretanice face posibilă producerea de piese turnate cu proprietăți rezistente la impact și temperatură, durități diferite într-o varietate de schema de culori. Întreprinderi moderne care produc piese turnate de investiții includ de obicei echipamente tehnologice Mașină AF pentru cultivarea modelelor principale și mașină pentru turnarea sub vid în matrițe de silicon.

M.A. Zlenko – Doctor în Științe Tehnice, NIIMashTech ONTI SPbSPU.

P.V. Zabednov este inginer la FSUE Vneshtekhnika.

Tehnologia DLP (Digital Light Processing) este utilizată în producția de proiectoare DLP. Această tehnologie este cea mai comună astăzi și este un concurent cu 3LCD. Această tehnologie se bazează pe un dispozitiv format din mai multe microoglinzi - DMD (Digital Micromirror Device). Sub control electronic, oglinzile își pot schimba unghiul, concentrând lumina pe ecran. Pentru a obține zonele negre ale imaginii, microoglinzile se îndoaie și direcționează lumina în absorbantul de lumină, în alte cazuri, lumina este direcționată către lentilele de focalizare. Fiecare pixel de pe ecran este o reflectare a luminii dintr-o microoglindă. Pentru a colora lumina, aceasta este trecută prin filtre de lumină.
Tehnologia DLP

Diverși producători au moduri diferite colorarea luminii în proiectoarele DLP. Cea mai des folosită tehnologie este roata de culoare, care constă din trei sectoare de culoare. Lumina trece prin segmentul colorat, dobândind o anumită culoare, apoi este reflectată de oglinzi și lovește ecranul. Roata de culori se rotește, colorând fasciculul de lumină într-o nuanță diferită, iar microoglinzile îl direcționează către ecranul de proiecție. Deci, în timpul procesului de rotație, culorile se înlocuiesc între ele și, în consecință, imaginile de pe ecran se schimbă - roșu, verde, albastru. Deoarece roata se rotește cu o viteză foarte mare și imaginea se schimbă, de asemenea, foarte repede, o persoană nu vede schimbarea imaginilor, ci percepe o imagine completă color. Vizionarea unui astfel de proiector DLP pentru o perioadă lungă de timp poate obosi unele persoane deosebit de sensibile. De asemenea, în astfel de proiectoare DLP este posibil așa-numitul efect de curcubeu - la marginile imaginii apar raze multicolore, ceea ce distrage atenția și interferează cu vizionarea unui film etc. Cu cât imaginea diferitelor culori se schimbă mai repede, cu atât efectul curcubeu este mai puțin vizibil. Pentru a elimina aceste neajunsuri, producătorii măresc numărul de segmente din roata de culori. Contrastul imaginii atunci când utilizați tehnologia DLP este mai bun decât 3LCD, deoarece oglinzile reflectă complet lumina în absorbantul de lumină, atunci când sunt afișate zone negre, imaginea arată cu adevărat neagră. Contrastul ridicat este unul dintre principalele avantaje ale proiectoarelor DLP, dar pentru a minimiza dezavantajele tehnologiei - oboseala ochilor si efectul curcubeu, producatorii trebuie sa foloseasca tehnici costisitoare, care afecteaza pretul final al unui dispozitiv DLP bun.
Există, de asemenea, alte opțiuni pentru colorarea luminii, similare cu 3LCD - trei filtre de culoare și trei dispozitive DMD, fiecare dintre acestea, independent unul de celălalt, reflectă lumina doar din propria sa nuanță. Ca rezultat, nu există nicio modificare a imaginilor, iar rezultatul este o imagine color finisată. Astfel, această soluție nu are dezavantajele descrise mai sus este foarte confortabil să te uiți la o astfel de imagine. Aceste proiectoare 3DLP sunt unele dintre cele mai bune de pe piață, dar sunt și destul de scumpe.