Многие знают о существовании 3D принтеров, некоторые видели их в работе. Они имеют печатающую головку, которая перемещается по двум координатам X и Y, а также стол (основание), перемещающийся по Z (вертикали). Могут быть и другие комбинации, но это не принципиально. В любом случае, конструкция такого принтера обеспечивает 3 степени свободы для печати объемных изделий. Пластик подается через экструдер – основной элемент печатающей головки. В нем происходит нагрев пластика, который поступает в виде нити, предварительно намотанной на катушку. Нагретый пластик выкладывается тонкими нитями на стол по заданной программе, образуя плоский узорный слой – срез детали. Часто стол принтера может нагреваться, чтобы облегчить прилипание первого слоя пластика. Поверх первого слоя накладывается второй слой, третий и так далее. Но если следующий слой больше предыдущего (имеет выступающие части), то под такими нависающими элементами нужно выстраивать «поддержки» - временные конструкции, которые потом нужно удалять. Это ограничивает возможности печати деталей сложных форм и повышает расход материала и время печати.
Конструкция 5D принтера
Сотрудниками кафедры автоматизации производственных процессов Волгоградского политеха разработан принтер, который имеет 5 степеней свободы. В отличии от 3D принтера, 5D имеет дополнительный 2-х осевой модуль, который в дополнение к перемещению печатающей головки по осям Х и Y, самого модуля – по Z, обеспечивает возможность поворота детали вокруг оси C и ее наклона (поворота вокруг оси A). Привычный термин "стол", кстати, носит условный характер в 5D технологии, ведь его нет в начальной конструкции принтера. Стол принтер может напечатать себе сам если это нужно. Да! Принтер может напечатать стол любого размера в начале работы над деталью, отталкиваясь от маленького цилиндрического основания.
Область применения 5D принтера
Описанная технология позволяет печатать изделия более сложной формы. Повышение качества поверхности таких деталей достигается построением их из сложных пространственных траекторий, что увеличивает их прочность до 4-х раз. Качество поверхности также улучшается за счет снижения количества поддержек, поверхность под которыми обычно намного хуже.
Преимущества технологии 5D печати
В настоящее время технология 5D внедряется на различных предприятиях и помогает производствам экономить время и деньги, а иногда решает остро стоящий вопрос импортозамещения. Сформулируем основные преимущества технологии в сравнении с 3D печатью.
1. Детали, напечатанные на 5D принтере не склонны к расслоению как при 3D печати, так как создается объемная структура с переплетением нитей, что повышает прочность детали на изгиб до 400%*.
2. 5D принтер поворачивает и наклоняет деталь в процессе производства, что позволяет печатать без поддержек, экономя до 59% * массы материала и времени печати;
3. При 5D печати достигается лучшее качество поверхности детали за счет минимизации поддержек;
4. Технология 5D позволяет восстанавливать детали, так как возможна печать на закладных элементах;
*По данным компании-производителей 5D принтеров Stereotech