Небольшое вступление
Как вы уже знаете или догадывались - технология 3д печати является аддитивной в отличие от традиционных методов изготовления изделий. Что же это значит?!
Традиционно изделия изготавливаются с использованием процесса "вычитания" материала до тех пор, пока мы не получим необходимое изделие. Но не смотря на точность полученных изделий, их качество и множество других плюсов - все же имеется существенный недостаток, а именно: образование большого количества отходов (которые не всегда возможно рационально переработать).
Технология, используемая в 3д печати (аддитивная технология) позволяет слой за слоем создавать готовое изделие используя различные материалы (это может быть различные виды пластмасс, углероды, резины и даже металлы). С каждым годом материалы для 3д печати совершенствуются, а значит изделия, произведенные таким способом проявляют себя в самых различных сферах деятельности человека. Например, с помощью 3д принтера, который печатает металлом - изготовляют части, используемые в космической отрасли.
Конечно, такие технологии пока что не доступны для рядового пользователя, но он вполне может позволить купить себе принтер, печатающий пластиком.
Разберем процесс печати и технологии более подробно.
Процесс изготовления 3д модели
Для того, чтобы получить готовое изделие - необходимо выполнить некоторые шаги ( о которых мы расскажем чуть ниже).
Здесь стоит отметить, что программное обеспечения САПР (Система автоматизированного проектирования — автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования, представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования) - играет важную роль практически на всех этапах разработки и печати изделия. Вместе с этим не только САПР развивает 3д печать, но и наоборот. В настоящее время появилось множество программ, позволяющих создать 3д модель, но при этом не требующих специальных знаний, а профессиональные САПР стали еще совершеннее.
Разберем этапы создания готового изделия:
- Шаг первый. Создание модели в САПР. Первым шагом в создании изделия является проектирование продукта или его части с использованием компьютерного программного обеспечения. Существует 3 основных вида ПО для 3д моделирования: инструменты САПР, программное обеспечение для моделирования свободной формы и программное обеспечение для скульптуры. Каждая категория отличается методом, используемым для создания 3D-объекта.
- Шаг второй. Перевод модели и её частей в формат STL. Для того, что бы смоделированное изделие можно было напечатать - необходимо перевести его в файл формата STL. Данный формат понятен для программ слайсеров, которые позволяют нарезать модель на слои и создать код, который понятен принтеру. Далее принтер будет использовать этот код для печати.
- Шаг третий. Настройка параметров принтера. После подготовки модели к печати - необходимо произвести настройку принтера. Сюда входит: выбор материала из которого будет печататься изделие, скорость, температура, ретракт и тд, (эти настройки индивидуальны и зависят от материала, размера и форм изделий).
- Шаг четвертый. Непосредственно печать. Процесс печати полностью автоматизирован, необходимо лишь периодически проверять не запутался ли филамент и не забилось ли сопло, ну и вообще, все ли хорошо с процессом печати.
- Шаг пятый. Снятие изделия со стола. После окончания печати - необходимо дождаться когда печатный стол остынет и снять изделие со стола. Делать это необходимо аккуратно, чтобы не повредить модель
- Шаг шестой. Обработка изделия. Заключительным этапом является постобработка, которая включает в себя покраску и удаление поддержек, необходимых для печати нависающих частей.
Технологии 3д печати
В настоящее время существует несколько технологий 3д печати, позволяющих использовать для печати различные материалы, имеющих различную производительность и позволяющие получить различные свойства готового изделия. Рассмотрим три популярных способа:
- Экструзия расплавленного пластика (FDM печать). Самая распространённая и доступная технология 3д печати, принцип работы заключается в послойном наращивании предварительно расплавленной пластиковой нити
- Стереолитография (SLA печать). Технология печати, основанная на послойном отверждении материала под действием лазера луча. Материалы, используемые в SLA печати, представляют собой светочувствительные термореактивные полимеры, которые выпускаются в жидкой форме.
- SLS или Selective Laser Sintering — технология аддитивного производства, основанная на послойном спекании порошковых материалов (полиамиды, пластик) с помощью луча лазера.
FDM печать
Данная технология как уже было сказано является распространённой, благодаря своей доступности. В данной технологии в качестве материала используется филамент, которая расплавляется в экструдере и выдавливается через сопло. Качество FDM печати зависит от высоты слоя и диаметра сопла. Есть 5 основных значений высоты слоя при FDM печати 0.05, 0.1, 0.15, 0.2 и 0.25 мм. И 7 основных размеров сопел 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8, 1.0 мм.
SLA печать
В методе SLA используется светочувствительная жидкая смола, которая застывает с помощью источника света. В отличие от FDM, объект создается на платформе, которая опускается в смолу и источника света над или под столом. Создаваемые объекты обычно более точные и плавные, чем при FDM печати, однако этот метод в основном используется для сложных небольших объектов и имеет проблемы с более крупными объектами.
SLS печать
Аддитивная технология позволяющая послойно спекать порошковые материалы с помощью лазера. Альтернативным способом является SLM печать, где в качестве материала используются металлы.
Процесс изготовления заключается в том, что из камеры с порошком с помощью ровняющего роллера подается материал, который затем спекается с помощью лазера, образуя конечное изделие.
Перед началом наслаивания расходный материал разогревается практически до температуры плавления, что позволяет ускорить производство.
На этом все. В данной статье мы рассмотрели основные технологии 3д печати, в дальнейшем, если интересно - можно рассмотреть их более подробно.