В статье: основные сведения о классификации технологий, о перспективах аддитивных технологий.
Для начала рассмотрим, а какие технологии производства деталей или заготовок деталей существуют:
1) Субтрактивные технологии. При использовании этой группы технологий берется заготовка и «отсекается лишнее». Это обработка металлов резанием (обработка режущим инструментом - точение, фрезеровка, сверление и пр., или обработка абразивным инструментов – шлифование, полирование, хонингование, гидроабразивная обработкаи пр.), обработка давлением (вырубка из листа, прошивка отверстий) и обработка металлов различными физико-химическими способами (электроэрозионная обработка, электрохимическое формообразование, травление и пр.)
Говоря бытовым языком субстрактивные технологии – это когда мы берем кусок материала и отсекаем всё лишнее.
2) Формообразующие технологии. При использовании этих технологий меняется форма материала. Формообразующие технологии делятся на две большие группы – обработка давлением (ковка, штамповка, гибка, рихтовка, диффовка, вытяжка, чеканка и пр.) и литье.
Т.е. на бытовом языке – берем кусок материала и меняем его форму.
3) Аддитивные технологии. При использовании этих технологий происходит «добавление» материала и заготовка или деталь «выращивается» с нуля. Ранее (до конца 80-х годов) аддитивные технологии в производстве деталей или заготовок практически не использовались (кроме, пожалуй, гальванопластики, которую можно отнести к аддитивным технологиям), но в ремонте использовались достаточно широко (наплавка, заклеивание, аппликация заплаток и т.п.).
Современные аддитивные технологии принято делить на семь групп - см. диаграмму сверху.
При аддитивных технологиях мы добавляем материал, например, намазывая его слой за слоем, создавая новую деталь или заготовку.
Какие преимущества есть у аддитивных технологий?
Меньшая материалоемкость деталей? По сравнению с субстрактивными – да, а вот по сравнению с формообразующими – нет никаких преимуществ. Ну разве что, возможность «печати» детали с заполнением внутри.
Возможность изготовления деталей сложной формы? Увы, каждая технология имеет свои ограничения, и уверенность в том, что 3D-принтер напечатает деталь любой сложности – утопия. Большинство аддитивных технологий требуют опорных структур (поддержек) для нависающих элементов, поверхность деталей/заготовок со стороны поддержек оставляет желать лучшего. Некоторые детали сложной формы проще получить литьем или резанием.
Возможность «прямой» печати с 3D-модели? Станки с ЧПУ справляются с этим не хуже.
Возможность изготовления комбинированных деталей, из несколько материалов? Да, некоторые аддитивные технологии это позволяют. Но часто ли требуются такие детали? Причем такие, что их нельзя получить последовательным литьем разных материалов или сваркой заготовок?
Особые свойства? Механические характеристики напечатанных изделий обычно хуже, чем у литых или штампованных из того же материала.
Строго говоря - не всегда. Например, электронно-лучевая наплавка проволокой дает качество металла выше,ч ем у литых заготовок, и не хуже, чем у штампованных.
Высокая точность? Далеко не всегда. Зачастую 3D-принтеры дают точность ниже литья или штамповки. И даже высокоточные 3D-принтеры в точности уступают высокоточным металлорежущим станкам.
Легкость эксплуатации? К сожалению, термин «3D-принтер» вводит в заблуждение и ассоциируется с офисными или бытовыми принтерами. 3D-принтер – достаточно сложный станок, в сложности управления и обслуживания аналогичный другим промышленным станкам.
Доступность изготовления единичного образца или мелкой серии? Опять – ничем не легче ЧПУ-станка.
С другой стороны…
По сравнению с литьем у аддитивных технологий нет преимуществ по материалоемкости или по сложности форм, зато есть преимущество по дешевизне оборудования и быстроте изготовления детали/заготовки, а так же по возможности изготовления детали непосредственно с трехмерной модели, минуя этап создания модельной оснастки.
По сравнению с обработкой металлов резанием у аддитивных технологий нет преимуществ в точности и возможности изготовления детали непосредственно с трехмерной модели, но есть преимущество по цене оборудования (3D-принтеры дешевле металлорежущих станков сопоставимой точности и габаритов), материалоемкости (минимум отходов) и по возможности изготовления деталей сложных форм.
Именно совокупность достоинств позволяет 3D-принтерам занимать определенные ниши в производстве, где они оправданы и востребованы.
Разница между использованием 3D-притеров для «хайпа» и когда их применение реально оправдано хорошо видно по степени распространения тех или иных решений.
В стоматологии 3D-принтеры сделали настоящую революцию, а в ювелирной отрасли – нет. Пищевые и строительные 3D-принтеры пиарят не первый год, а результат – околонулевой, а вот FDM-принтеры используются массово, не смотря на сложности данной технологии, все - от домашних умельцев до крупных корпораций.
На этом пока все… в следующих статьях на данном канале будут подробно рассмотрены различные технологии аддитивного производства и применение принтеров в различных отраслях народного хозяйства.
Продолжение:
Путеводитель по разделу:
