print
  • NISSA PRINTCAD
  • 3D печать и быстрое прототипирование

3D печать и быстрое прототипирование

Аддитивные технологии, 3D печать - это инновационный способ послойного получения (выращивания) единичных изделий различного уровня сложности и функционального предназначения из широкого спектра материалов. Данная технология позволяет получить сверхсложные модели из различных материалов на одном устройстве и практически лишена отходов производства в отличие от классических методов субтрактивной обработки заготовок (методом отсечения или вычитания лишнего материала). 3D принтеры имеют различные функциональные возможности в зависимости от позиционирования для различного применения (домашнее использование, начальное и среднее образование, реклама и дизайн, медицина, наука, опытное и промышленное производство), что определяет их цену, сроки производства и требования к уровню обслуживающего персонала.  Самый простой 3D принтер можно даже создать в домашних условиях (из конструктора) или напечать на другом 3D принтере для него необходимые части. Однако, возможности такого устройства 3D печати будет сильно отставать по функциональности от профессиональных систем 3D прототипирования.

Аддитивные технологии FDM

FDM-Fused Deposition Modeling (пластик)

Данная технология аддитивного производства, широко используемая при создании трехмерных моделей, при прототипировании и в промышленном производстве. Технология FDM подразумевает создание трехмерных объектов за счет нанесения последовательных слоев расплавленного полимерного материала, повторяющих контуры цифровой модели. Как правило, в качестве материалов для печати выступают термопластики, поставляемые в виде катушек нитей или прутков.

Изделие, или «модель», производится выдавливанием («экструзией») и нанесением микрокапель расплавленного термопластика с формированием последовательных слоев, застывающих сразу после экструдирования. Пластиковая нить разматывается с катушки и подается в экструдер – устройство, оснащенное механическим приводом для подачи нити, нагревательным элементом для ее плавления и соплом, через которое осуществляется экструзия. Экструдер перемещается в горизонтальной и вертикальной плоскостях под контролем алгоритмов, аналогичных используемым в станках с числовым программным управлением. Сопло перемещается по траектории, заданной системой автоматизированного проектирования (САПР / CAD). Модель строится слой за слоем, снизу вверх. Как правило, экструдер (также называемый «печатной головкой») приводится в движение пошаговыми моторами или сервоприводами. Наиболее популярной системой координат, применяемой в FDM, является Декартова система, построенная на прямоугольном трехмерном пространстве с осями X, Y и Z.

Технология FDM отличается высокой гибкостью, но имеет определенные ограничения. Хотя создание нависающих структур возможно при небольших углах наклона, в случае с большими углами необходимо использование поддерживающих структур, как правило, создающихся в процессе печати и отделяемых от модели по завершении процесса.

В качестве расходных материалов доступны всевозможные термопластики и композиты, включая ABS, PLA, поликарбонаты, полиамиды, полистирол, лигнин и многие другие. Как правило, различные материалы предоставляют выбор баланса между определенными прочностными и температурными характеристиками.

Моделирование методом послойного наплавления (FDM) применяется для быстрого прототипирования и быстрого производства. Быстрое прототипирование облегчает повторное тестирование с последовательной, пошаговой модернизацией объекта. Быстрое производство служит в качестве недорогой альтернативы стандартным методам при создании мелкосерийных партий. Среди используемых материалов числятся ABS, полифенилсульфон, поликарбонат и полиэфиримид. Эти материалы ценятся за термостойкость. Некоторые варианты полиэфиримида, в частности, обладают высокой огнеупорностью, что делает их пригодными для использования в аэрокосмической отрасли.

FDM является одним из наименее дорогих методов печати, что обеспечивает растущую популярность бытовых принтеров, основанных на этой технологии. В быту 3D-принтеры, работающие по технологии FDM, могут применяться для создания самых разных объектов целевого назначения, игрушек, украшений и сувениров.

Предлагаемое оборудование: настольные 3d принтеры MakerBot, профессиональные 3d принтеры Stratasys

Аддитивная технология PolyJet - стериолитография

PolyJet - стереолитография (фотополимер)

Технология печати PolyJet — это мощный метод аддитивного производства, с помощью которого можно создавать точные, гладкие прототипы, детали и инструменты. Благодаря толщине слоев в 16 микронов и точности до 0,1 мм можно создавать тонкие стенки и сложные геометрические формы с использованием широчайшего спектра материалов.

Трехмерная печать PolyJet похожа на струйную печать, но вместо струйной подачи чернил на бумагу 3D-принтеры PolyJet выпускают струи жидкого фотополимера, который образует слои на модельном лотке.

3D-принтер наносит и, с помощью УФ-излучения, закрепляет небольшие порции жидкого фотополимера. Тонкие слои ложатся последовательно в модельном лотке и образуют одну или несколько трехмерных моделей или деталей. Если для определенных деталей требуется опора, 3D-принтер наносит удаляемый вспомогательный материал. Вспомогательный материал легко удаляется руками, водой или в специальном растворителе. Модели и детали готовы к использованию сразу по извлечении из 3D-принтера, не требуется никакая дополнительная фотополимеризация

Предлагаемое оборудование: профессиональные 3d принтеры Stratasys

 

Аддитивная технология SLA - керамика

SLA (керамика)

Технология 3d печати изделий из керамики по способу отверждения слоев при печати относится к стереолитографии. В основе технологии 3d печати керамических изделий лежит метод послойного отверждения УФ лазером специальной керамической пасты - смеси фотополимера с керамическим порошком. После того как деталь построена, она очищается от остатков неполимеризованной пасты и промывается в специальном сольвенте. После 3d печати деталь должна пройти этап выжигания фотополимера, который фактический выступает в роли временного связующего.

Выжигание происходит в печи при температуре ~600 С. Когда фотополимер удален деталь снова погружается в печь для осуществления процесса спекание керамики, который происходит при температуре до  1.750 C в зависимости от материала. Несмотря на то, что технология позволяет получать достаточно хорошее качество поверхности (шероховатость Ra 1…2 мкм), на всех промежуточных этапах деталь может быть подвергнута механической обработке.

Плюсы:

  • оперативное изготовление деталей из керамики
  • соответствие свойств изделий характеристикам керамических материалов (чистота 99.2% - 99.4%)
  • отсутствие необходимости изготовления оснастки

Минусы:

  • технология предусматривает усадку, которую необходимо компенсировать при подготовке файла
  • толщина стенок изделий не может превышать 4 мм
  • достижимая геометрическая точность до +/-1%

Предлагаемое оборудование: промышленные 3d принтеры CERAMAKER

Аддитивная технология laserGUSING

LaserCUSING® - Selective laser melting (металл)

Технология послойного селективного лазерного плавления металлических порошков LaserCUSING® используется для аддитивного производства деталей сложной конструкции и занимает особое место в металлообработке, благодаря возможности безотходного изготовления без металлорежущих инструментов опытно-конструкторских образцов или серийных изделий из широкого спектра реактивных и нереактивных металлических порошков, в том числе российского производства.

Принцип работы систем аддитивного производства Concept Laser® заключается в выборочном плавлении тонкого слоя металлического порошка лучом лазера в соответствии с геометрией сечения детали, соответствующей каждому слою порошка. Запатентованная уникальная технология «стохастического» перемещения лазерного луча в процессе плавления позволяет уменьшить внутренние напряжения металла в готовом изделии и изготавливать детали больших размеров.

Благодаря высокому качеству поверхности и прочности изготавливаемых деталей, а также открытости систем аддитивного производства Concept Laser® к применению металлических порошков любых производителей, они активно используются в ракетно-космической, авиационной и автомобильной промышленности, энергетике, электротехнике, транспортном машиностроении и медицине, где к качеству изделий предъявляются особые требования.

Основные преимущества аддитивной технологии LaserCUSING®:

  • Изготовление сложных металлических деталей с требуемыми характеристиками из сертифицированных промышленных материалов
  • Безотходное производство
  • Сокращение времени и финансовых затрат на выполнение НИОКР и серийное производство
  • Повышение эффективности и автоматизации производства

Минусы:

  • Использование металлических порошков сферической формы с ограничениями по размеру частиц, фракции от 20 до 80 мкм.

Предлагаемое оборудование: промышленные системы аддитивного производства Concept Laser®

Производство металлических порошков для аддитивных технологий

Газовая атомизация металлических порошков для аддитивного производства

Распыление расплава является относительно простым и дешевым технологическим процессом производства порошков металлов с температурой плавления примерно до 1600 ºС. Наиболее распространено распыление газовым потоком. При такой схеме распыления на свободно истекающую струю металлического расплава направлен под углом к ее оси кольцевой газовый поток, создаваемый соплами, как бы охватывающими струю металла. В месте схождения всех струй газового потока, называемом «фокусом распыления», происходит разрушение струи расплава в результате отрыва от нее отдельных капель. На средний размер и форму образующихся частиц влияют мощность и температура газового потока, диаметр струи, температура, поверхностное натяжение и вязкость расплава. Кроме того, очень важно, в какой среде производят распыление, а также конструктивное оформление 
форсуночного устройства. В качестве газа используют инертный газ (азот, аргон, гелий) или воздух.

При распылении инертным газом, форма частиц получаемого порошка всегда сферическая, иногда с прилипшими частицами – «спутниками». Сферическая форма обеспечивает более высокую плотность паковки и хорошие свойства текучести. Если используется воздух, то форма частиц зависит от оксидных характеристик. Например: порошки из латуни и алюминия – неправильной формы, а медные порошки почти сферические. При использовании инертных газов можно свести к минимуму окисление. Однако, существуют ограничения для таких металлов и их сплавов как Al и Mg, у которых оксидные пленки трудно, а иногда и опасно удалять. В результате же распыления воздухом получают значительное окисление. Но и при распылении инертным газом в камере распыления всегда присутствуют пары воды, создающие окислительную атмосферу. В связи с этим частицы порошка загрязнены кислородом, азотом и водородом. Для улучшения свойств и удаления указанных примесей порошки, как правило, подвергают отжигу в восстановительной атмосфере.

Прелагаемое оборудование: системы газовой атомизации металлических порошков BluePower

 

3d сканирование и неразрушающий контроль

3D-сканер — это инновационное устройство, предназначенное для быстрого анализа геометрических параметров физического объекта и создания его точной компьютерной 3D-модели. Современные трехмерные сканеры способны всего за несколько минут произвести оцифровку любого предмета с точностью до 20-50 микрон.

Они могут быть использованы для решения широкого круга задач во многих областях промышленности, науки, медицины и искусства. В частности, с помощью 3D-сканеров успешно решают задачи реверс-инжиниринга, контроля качества, сохранения культурного наследия, используются в музейном деле, в медицине, дизайне, проектировании, архитектуре, ювелирном производстве. Трехмерные сканеры позволяют упростить и улучшить ручной труд, а порой даже выполнить задачи, которые ранее казались невозможными.

Как правило, 3D-сканер представляет собой небольшое электронное устройство, ручное (весом до 2 кг) или стационарное, которое использует в качестве подсветки лазер, лампу или светодиоды. Существуют модели 3D-сканеров, предназначенные для сканирования объектов различных типов и размеров, будь то ювелирные изделия, детали машин, лица людей или здания. Точность получаемых моделей варьируется от десятков до сотен микрон. Возможно сканирование с передачей цвета и текстуры объекта или только формы.

Предлагаемое оборудование:

Лазерные 3d сканеры MakerBot

Оптические 3d сканеры AGE Solutions для цифровой стоматологии, сурдологии и ювелирного производства

Профессиональные оптические 3d сканеры SMARTTECH 3D для сканирования археологических и промышленных объектов, контроля геометрии и реверс-инжиниринга

Автоматизированные линии неразрушающего контроля Falcon-Vision

 

Что такое быстрое прототипирование?

Быстрое прототипирование (RP - Rapid Prototyping) позволяет за короткое время производить физические модели с помощью 3D данных систем автоматизированного проектирования (CAD). Используемое в широком спектре отраслей, быстрое прототипирование позволяет эффективно и оперативно превращать инновационные идеи в успешную конечную продукцию.

Быстрое прототипирование: немного истории

Системы быстрого прототипирования появились в 1987 году с внедрением технологии стереолитографии — процесса, в ходе которого слои жидкого полимера, чувствительного к ультрафиолету, затвердевают под воздействием лазера. В последующие годы появились другие технологии быстрого прототипирования, такие как моделирование методом послойного наложения расплавленной полимерной нити (FDM - Fused Deposition Modeling), селективное лазерное плавление (Технология SLM - Selective laser melting или LaserCUSING) и послойное отверждение фотополимеров (PolyJet). Самая первая в отрасли 3D-система быстрого прототипирования, основанная на технологии FDM, была представлена в апреле 1992 года компанией Stratasys. Первые 3D системы быстрого прототипирования на основе технологии быстрого отверждения фотополимера были запатентованы в 1999 году компанией EnvisionTEC. В 2000 году после успешного применения установок селективного лазерного плавления для своих задач внутри структуры Hofmann Innovation Group, была выделена в отдельное направление компания Concept Laser и начаты коммерческие поставки установок лазерного плавления металла.

Быстрое прототипирование: основные этапы

Процесс начинается с получения данных виртуального проектирования (CAD). Машина для 3D печати считывает данные с трехмерной модели CAD и накладывает последовательные слои жидкого, порошкового или листового материала — создавая физическую модель. Эти слои, которые соответствуют виртуальным профилям геометрии модели CAD, автоматически соединяются для создания окончательной формы. Быстрое прототипирование использует стандартный интерфейс данных, внедренный в виде формата файлов STL, для перевода с формата программного обеспечения CAD в формат машины 3D прототипирования. Форма детали или сборки примерно оценивается в файле STL с помощью треугольных граней, описывающих поверхностную геометрию объекта. Обычно системы быстрого прототипирования способны создавать 3D модели в течение нескольких часов. Однако время создания может сильно различаться в зависимости от типа используемой машины, материала и размера и количества производимых моделей.

Быстрое прототипирование: преимущества:

  • Быстрое и эффективное распространение дизайнерских идей
  • Эффективную проверку соответствия, формы и функциональности конструкции
  • Большую гибкость дизайна с возможностью быстрого перехода между его многочисленными этапами
  • Сокращение сроков выполнения НИОКР и расходов на ввод новых изделий в промышленное производство
  • Возможность проведения оперативных испытаний свойств изделий для разработки новых материалов и получения новых свойств продукции
  • Уменьшение числа ошибок в дизайне продукции и более высокое качество конечных изделий

Материалы для 3d печати

Сейчас устройства 3D печати способны изготавливать объекты практически из любых материалов - воск, гипсовый порошок, фотополимер, термопластики и даже получать детали из настоящих металлов. Системы аддитивного производства Concept Laser позволяют печатать детали из титана, алюминия, вольфрама, стали, золота и других, в том числе, разработанных в России и сертифицированных для применения в отечественной промышленности. Принтеры Stratasys работают как с материалами, обладающими свойствами настоящих термопластиков различных сортов, выдерживающих высокие нагрузки и температуры, так и с фотополимерами, способными передавать мельчайшие элементы дизайна и фактуры.  
Огромное разнообразие материалов позволяет использовать трехмерные принтеры уже не только для изготовления прототипов, но и для производства мелких серий или единичных изделий.

Выбрать модель 3D принтера или 3D сканера Вы можете в нашем каталоге 3D оборудования.

Получить подробную информацию о конфигурациях 3D оборудования, ценах и выполнить тестовую печать можно, обратившись к нашим специалистам по телефону или путем заполнения формы обратной связи.

Мы ценим Ваше внимание и стремися соответствовать Вашим ожиданиям!

Карта сайта