Синтез на подложке – группа аддитивных технологий, включающих в себя различные виды сплавления/спекания порошкового материала в специальном бункере («кровати»), сплавление происходит послойно, в соответствии с сечением выращиваемой детали.
В некоторых случаях вместо порошка используется сусупензия (обычно на водной основе).
Технологии, в которых сплавление/спекание происходит отдельно, в печи, строго говоря, к данной группе технологий не относятся, но примыкают к ним.
Английское название - Powder Bed Fusion (PBF), в дословном переводе «сплавление порошковой кровати (постели)», выражение «Powder Bed» может означать «пороховую/порошковую камеру», «порошковую подушку», «слой порошка». Самым адекватным и точным переводом будет «синтез в слое порошка». Но «синтез на подложке» является официальным термином в РФ, хоть и не отражает особенности технологии.
Соответственно, раз в английском варианте речь идет о порошке – технологии, использующие вместо порошка суспензии к данной группе не должны относится.
Для понимания, о чем речь, небольшие диаграммы, иллюстрирующие суть данной группы технологий:
Примеры внешнего вида таких 3D-принтеров:
И примеры напечатанных деталей:
В терминологии используют термины «плавление» (melting), «спекание» (sintering) и «синтез» (fusiоп), но с технической точки зрения процессы, протекающие при сплавлении/спекании порошка – именно спекание, т.к. полного переплавления не происходит. Спекание может происходить без образования жидкой фазы материала, так и с образованием жидкой фазы материала (с частичным плавлением порошка). В первом случае происходит спекание порошков пластмассы, во втором – спекание металлов.
Поэтому применительно к спеканию порошков пластмассы обычно используют термин sintering, а применительно к спеканию металлического порошка – melting, хотя возможны и варианты. При спекании керамики и сахара не всегда можно определить, происходит ли спекание с образованием жидкой фазы или нет.
Спекание порошка происходит выборочным воздействием лазерного излучения, электронного луча, или ИК-ламп. Так же возможно спекание порошка при помощи контактного нагрева термопечатающей головки (через разделительную мембрану) или потоком горячего воздуха.
Выборочное спекание лазерным лучом или электронным лучом производится при помощи сканирования, спекание ИК-лампами осуществляется через трафарет или путем нанесение на порошок «чернил» поглощающих и/или отражающих ИК-излучение.
Для лучшего понимания – небольшая диаграмма разновидностей данной технологии и примыкающих к ней технологий:
Основные аббревиатуры, используемые в этой группе технологий:
CLF – ceramic laser fusion – керамическое лазерное плавление. Технология, подразумевающая получение готового изделия из керамики выборочным сплавлением, при которой вместо порошка используется жидкая суспензия.
CLG - ceramic laser gelation - Керамическое лазерное гелеобразование. Технология, использующая эффект перехода золя в гель при нагревании лазерным лучом. В качестве материала используется порошок керамического сырья (например, окиси алюминия AL2O3) в силикатном золе. На текущий момент технология экспериментальная, на стадии перехода к промышленному использованию.
CLS – ceramic laser sintering – керамическое лазерное спекание. Технология, подразумевающая получение изделия из керамики (готового изделия или «Зеленой» заготовки дял дальнейшего спекания) при которой вместо порошка используется жидкая суспензия.
DMF - Direct Metal Fabrication – прямое металлическое производство. Альтернативное название процесса SLM.
DMLS - Direct Metal Laser Sintering -прямое лазерное спекание металлов. Альтернативное название технологии SLM, использует германская компания EOS.
DMP - Direct Metal Printing – прямая печать металлом. Альтернативное название технологии SLM, использовалась компанией Phenix Systems (в настоящее время поглощена 3D Systems Corp)
EBM - Electron-Beam Melting – электронно-лучевое плавление – аддитивное технология, при которой слой металлического порошка выборочно сплавляется при помощи электронно-лучевой пушки.
FGM – functional gradient materials – разновидность технологии селективного лазерного плавления (SLM) при которой используются два вида порошка, послойно может быть нанесен один или второй порошок, или их смесь, что позволяет получить деталь из двух материалов с градиентным переходом между материалами.
HSS - High Speed Sintering – высокоскоростное спекание. При этом методе 3D-печати на слой порошка наносится рисунок специальными чернилами, поглощающими ИК-излучение, и производится спекание слоя при помощи ИК-излучателей. Название используется фирмой Voxeljet.
LAM - Laser Additive Manufacturing – лазерное аддитивное производство. Термин, использующий фирмой Aeromet для своих SLM-принтеров в маркетинговых целях.
LB-PBF -Laser Beam Powder Bed Fusion – лазерный синтез в слое порошка – разновидность технологии «синтез на подложке», при которой источником энергии для спекания/сплавления является лазерный луч, к этой группе относятся SLS и SLM.
LC -Laser Cusing or Laser consolidation – лазерное спекание, лазерное плавление. Групповое название технологий SLS и SLM.
LaserCUSING (CONCEPT Laser FUSING) – лазерный концепт плавления. Термин, используемый фирмой GE Additive в маркетинговых целях, чтобы отличить «свои» принтеры от других, работающих по методу SLM.
LIS - Laser Induced Slipcasting – лазерно-индуцированное шликерное литье. Технология, разработанная фирмой Lithoz, заключающаяся в том, что лазерное излучение выборочно высушивает слой жидкого шликера, формируя керамическую «зеленую» деталь для последующего запекания.
LMF -Laser Metal Fusion – лезерное плавление металла – альтернативное название технологии SLM.
LPF -Laser Powder Fusion – лазерный синтезпорошка. Альтернативное название LB-PBF.
LPS -Liquid-Phase Sintering – жидкофазное спекание. Технологии, при которых происходит сплавление порошка (спекание с образованием жидкой фазы), к ней относятся EBM и SLM.
LS -Laser Sintering – лазерное сплавление. Альтернативное название технологии SLS.
MJF - Multi Jet Fusion – многоструйное (многосопловое) сплавление. При этом методе 3D-печати на слой порошка наносится рисунок специальными чернилами и производится спекание слоя при помощи ИК-излучателей. Технология допускает полноцветную 3D-печать. В отличии от HSS и SAF используется два типа чернил – черные (поглощающие ИК-излучения) и белые (отражающие ИК-излучение). Название используется фирмой Hewlett Packard.
MJFT - Multi Jet Fusion Technology – «технология многоструйного спекания» - альтернативное название технологии MJF.
PMPM - Powder Machine Part Method – отдельный метод порошковой машины. Термин, придуманный компанией AddUp в маркетинговых целях, для подчеркивания отличия принтеров FormUp350 от других SLM-принтеров (основное отличие – использование нескольких лазеров для увеличения размера поля печати).
SAF - Selective Absorption Fusion - При этом методе 3D-печати на слой порошка наносится рисунок специальными чернилами, поглощающими ИК-излучение, и производится спекание слоя при помощи ИК-излучателей. Название используется фирмой Xaar 3D Limited (подразделение Stratasys).
SHASAM - selective hot air sintering and melting – выборочное (селективное) плавление и спекание горячим воздухом. Технология подразумевает сплавление/спекание порошка (использовался сахарный песок) при помощи потока горячего воздуха. На сегодняшний день потеряла актуальность и не используется.
SHS - Selective Heat Sintering – выборочное тепловое спекание. По этой технологии спекание порошка производится специальной термоголовкой через разделительную пленку (отделяющую термоголовку и слоя порошка).
SIS - Selective Inhibition Sintering – селективное ингибирование спекания. По этой технологии на слой порошка наносится ингибитор, препятствующий спеканию порошка. По окончании печати полученный блок порошка «запекается» в печи, в результате порошок без ингибитора спекается в единую деталь, а с ингибитором – остается неспеченным. Технология находится на стадии экспериментов. Имеется несколько вариантов этой технологии - подробнее здесь и здесь.
SLG – Selective laser gelation – выборочное (селективное) лазерное гелеобразование. Альтернативное название технологии CLG (см. выше).
SLM - Selective Laser Melting – выборочное лазерное плавление. Технология, при которой деталь получается сплавлением металлического порошка при помощи лазерного луча.
SLS - Selective Laser Sintering – выборочное лазерное спекание – технология, при которой слой порошка термопластичного полимера спекается при помощи лазерного луча
SMS - Selective Mask Sintering – выборочное масочное спекание. По этой технологии порошок спекается при помощи ИК-излучателей. Выборочное спекание обеспечивается специальной маской (трафаретом), который печатается на листе кварцевого стекла белым тонером электрографическим методом (как в лазерных принтерах).
SPD - Selective Powder Deposition – селективное нанесение порошка. Технология, основанная на выборочном нанесении как минимум двух различных порошков. Дальнейшее спекание/сплавление может производится лазерным лучом, инфракрасной лампой или производится отдельно, в печи. Существует несколько разновидностей технологии – подробнее здесь и здесь.
SPLS - Solid Phase Laser Sintering – лазерное спекание твердой фазы – термин, предложенный компания Phenix Systems, (в настоящее время поглощена компанией 3D Systems) для обозначения технологии SLS.
На сегодняшний день это все разновидности группы аддитивных технологий "Синтез на подложке" и смежных с ней. В будущем может появиться новые технологии на основе спекания/плавления с использованием СВЧ излучения - подробнее здесь,
Но вот уверенности, что я перечислил все актуальные аббревиатуры, обозначающие технологии - у меня нет. К сожалению в области терминологии имеется полный бардак, различные предприятия придумывают новые названия и аббревиатуры, чтобы подчеркнуть свои особенности, а некоторые даже патентуют названия технологий, как торговые марки.
