Построить дом за несколько дней или изготовить детали двигателя за несколько часов — все это стало возможным благодаря аддитивным технологиям.
Что такое аддитивные технологии?
Аддитивное производство — это метод создания трехмерных объектов, деталей или вещей путем добавления слоя за слоем материала: пластика, металла, бетона и, возможно, в будущем человеческих тканей. Такие трехмерные или 3D-объекты создаются с помощью 3D-принтеров. Название технологий происходит от английского слова «add».
В зависимости от конечного результата можно выделить несколько направлений применения аддитивных технологий:
- Производство деталей (Rapid Patterns), которые будут использоваться в качестве шаблонов для конечного продукта. Часто используется в ювелирном деле.
- Изготовление пресс-форм (Rapid Tooling) аддитивными методами. Затем их можно использовать для формовки и литья изделий.
— Прямое цифровое производство (Direct Digital Manufacturing, DDM) — производство конечного продукта аддитивными методами.
Термины «аддитивное производство» и «3D-печать» часто используются как взаимозаменяемые. Термин «3D-печать» существует уже давно и чаще используется, когда речь идет о недорогих домашних принтерах. В масштабах промышленного производства обычно говорят об аддитивных технологиях.
История аддитивного производства началась с изобретения первого 3D-принтера. Его сконструировал Чарльз Халл в 1983 году. Он придумал устройство, способное печатать небольшой пластиковый стаканчик новым способом — наслаиванием ультрафиолетовым излучением. Халл назвал эту технологию стереолитографией. Сегодня многие 3D-принтеры основаны на этой технологии.
3D-печать открывает безграничные возможности для экономики.
Этапы создания продукта с использованием аддитивных технологий
В промышленности производство 3D-изделий проходит несколько основных этапов (они могут различаться в зависимости от методов и материалов):
- 3D-моделирование или эскизирование изделия (Computer Aided Design или CAD).
- Создание уменьшенной копии продукта из более дешевого материала, например, недорогого пластика вместо металла.
- Печать самого продукта после прохождения проверки копии. Принтер следует эскизу, добавляет слои жидкости, порошка или листового материала и производит деталь, иногда всего за несколько часов.
Преимущества аддитивных технологий и их отличие от традиционного производства
- Скорость изготовления. Традиционными методами сложную деталь можно изготовить за несколько месяцев, а с помощью 3D-печати — за несколько часов. После изготовления дополнительная механическая обработка зачастую не требуется.
- Безотходное производство. При традиционном производстве существует высокий риск отправить неправильно изготовленную деталь на утилизацию. При использовании аддитивных методов, если металлическая деталь не получилась, ее можно снова превратить в порошок и снова напечатать из него то же самое изделие.
- Никаких швов и сварных швов. В отличие от традиционного производства, с помощью аддитивных технологий можно получить продукцию с уникальными свойствами, без швов и стыков. Такие предметы невозможно изготовить сваркой и штамповкой.
Где используются аддитивные технологии?
В машиностроении
Аддитивные технологии активно используются в промышленности. В 1989 году BMW одной из первых их применила. В то время термин «3D-печать» еще не использовался. В 2018 году компания открыла в Мюнхене специализированный центр аддитивного производства, где производит прототипы, сложнейшие элементы шасси и готовые детали для классических автомобилей.
Качественные детали, требования к сертификации к которым очень высоки, востребованы также в авиационной и космической отрасли. Компания Boeing уже изготовила более 20 000 деталей для своих самолетов с использованием аддитивных технологий.
Siemens Power утверждает, что именно 3D-печать позволила им добиться значительного прорыва в производстве электрооборудования. Используя аддитивные технологии, они производят прототипы продуктов на 90% быстрее, чем раньше, с высокой степенью эффективности, высокой эффективностью и низкой стоимостью.
В здравоохранении
В 2008 году был напечатан первый 3D-протез конечности: он был изготовлен целиком, без сборки. Стереолитография сейчас используется для изготовления индивидуальных сердечных клапанов, искусственных челюстей, частей суставов и деталей слуховых аппаратов. Первым и единственным напечатанным органом до сих пор остается мочевой пузырь. Он был изготовлен из тканей старого мочевого пузыря хозяина и успешно трансплантирован. В будущем планируется печатать 3D-органы из тканей человека и искусственных материалов.
В разработке
В последние годы в США, Саудовской Аравии, Мексике, Франции и ОАЭ построено методом строительной 3D-печати. Специальные строительные принтеры создают либо небольшие коттеджи, либо элементы зданий, которые затем на месте собираются в целое здание. Технология позволяет строить дома очень быстро и дешево. Площади застройки пока небольшие, но это временно. В Дубае уже есть 641 кв. м.
Краткое содержание
Главное преимущество 3D-печати – кастомизация, возможность создать уникальный продукт. Все развитие 3D-технологий будет происходить в сферах, где создается персонализированный продукт для каждого отдельного человека.
