3D технологии:Описание

3D-технолгоии, они же - Аддитивные технологии (англ. Additive Manufacturing) — технологии послойного наращивания и синтеза объектов. Широкое применение получили для так называемой фаббер-технологии (англ. fabber technology, также распространено наименование «3D-печать») — группы технологических методов производства изделий и прототипов, основанных на поэтапном формировании изделия путём добавления материала на основу (платформу или заготовку).

История

В 1984 году компания Charles Hull разработала технологию трёхмерной печати для воспроизведения объектов с использованием цифровых данных, а двумя годами позже дала название и запатентовала технику стереолитографии.

Тогда же эта компания разработала и создала первый промышленный 3D принтер. Впоследствии эстафету приняла компания 3D Systems, разработавшая в 1988 году модель принтера для 3Д печати в домашних условиях SLA – 250.

В том же году компанией Scott Grump было изобретено моделирование плавлеными осаждениями. После нескольких лет относительного затишья, в 1991 году компания Helisys разрабатывает и выпускает на рынок технологию для производства многослойных объектов, а через год, в 1992, в компании DTM выходит в свет первая система селективного лазерного спаивания.

Затем, в 1993 году основывается компания Solidscape, которая и приступает уже к серийному производству принтеров на струйной основе, которые способны производить небольшие детали с идеальной поверхностью, причём при относительно небольших затратах.

Тогда же Массачусетский университет патентует технологию трёхмерной печати, подобную струйной технологии обычных 2D принтеров. Но, пожалуй, пик развития и популярности 3D печати всё же пришёлся на новый, 21 век.

В 2005 году появился первый 3D принтер, способный печатать в цвете, это детище компании Z Corp под названием Spectrum Z510, а буквально через два года появился первый принтер, способный воспроизводить 50% собственных комплектующих.

В настоящее время круг возможностей и сфер применения 3Д печати постоянно растёт. Этим технологиям оказалось подвластно всё — от кровеносных сосудов до коралловых рифов и мебели. Впрочем, о сферах применения данных технологий мы поговорим чуть позже.

Описание

Среди применений аддитивных технологий наиболее востребовано производство функциональных изделий для нужд наиболее заинтересованных отраслей промышленности таких как авиакосмическая отрасль, автомобиле- и машиностроение, ВПК, медицина в части протезирования, то есть там, где существует острая потребность в изготовлении высокоточных изделий и их прототипов в кратчайшие сроки.

3D-печать

Основная статья: 3D-принтер

Отдельные технологии

Стереолитография (STL — sterolithography) – с помощью этой технологии спроектированный на компьютере трёхмерный объект выращивается из жидкого фотополимера последовательными тонкими (0,1—0,2 мм) слоями, формируемыми под действием лазерного излучения на подвижной платформе, погружаемой в ванну с фотополимером. С помощью этой технологии получается высокоточная модель, но недостаток заключается в ее хрупкости. Применяется для изготовления мелких ювелирных и сувенирных изделий.

Лазерное спекание порошка (SLS — Selective Laser Sintering) – лазерный луч слой за слоем выжигает в порошкообразном материале из легкосплавного пластика (полистирол, полиамид, АБС и т.д.) контур будущей детали. После этого лишний порошок стряхивается с готовой детали. Применяется для изготовления промышленных изделий. Недостаток - имеет пористую поверхность, плохая проработка деталей.

Лом-технология (LOM — Laminated Object Modeling) – Слои прототипа создаются при помощи ламинирования бумажного листа. Контур слоя вырезается лазером, а поверхность, которую нужно затем удалить, режется лазером на мелкие квадратики. После извлечения детали мелко порезанные излишки материала легко удаляются. Структура полученного прототипа похожа на древесную, боится влаги. Подходит для промышленного применения. Недостаток – невозможность доработки, плохая проработка деталей.

Послойное выращивание – на специальном принтере воском наслаивается модель. С помощью этой технологии получается высокоточная модель, но недостаток заключается в ее хрупкости. Применяется в технологии литье по выплавляемым моделям.

Фрезерование на станках с ЧПУ. Фрезерные станки предназначены для обработки с помощью фрезы плоских и фасонных поверхностей, тел вращения, зубчатых колёс и т. п. Металлических, деревянных, пластиковых. При этом фреза вместе со шпинделем фрезерного станка совершает вращательное движение, а заготовка, закреплённая на столе, совершает движение подачи прямолинейное или криволинейное.