Виды 3D-печати

3D-печать становится будущим эры производства. Также известный как аддитивное производство, это общий термин, охватывающий несколько производственных технологий, которые строят детали слой за слоем. В общей сложности на сегодняшний день определено и установлено семь категорий процессов аддитивного производства.

Моделирование плавленого осаждения (FDM)

FDM, также называемый производством плавленой нити (FFF), в настоящее время является самой популярной технологией 3D-печати.

Обычно FDM загружается в 3D-принтер и подается в сопло принтера в экструзионной головке. Сопло принтера нагревается до нужной температуры, после чего двигатель проталкивает нить через нагретое сопло, заставляя его плавиться. Затем принтер перемещает экструзионную головку вместе с заданными координатами, укладывая расплавленный материал на сборочную пластину, где он охлаждается и затвердевает. После завершения слоя принтер приступает к укладке еще одного слоя. Этот процесс печати поперечных сечений повторяется, строя слой за слоем до тех пор, пока объект не будет полностью сформирован.

FDM предлагает ряд преимуществ. Во-первых, FDM является одним из самых быстрых вариантов в 3D-печати, поскольку детали, изготовленные с помощью FDM, могут быть готовы за несколько минут или пару часов. Во-вторых, FDM обладает большой масштабируемостью - его можно легко масштабировать до любого размера, что приводит к низкому соотношению затрат к размеру. Принтеры FDM постоянно становятся все больше и дешевле из-за низких затрат на детали и простых конструкций. В-третьих, FDM является единственной технологией 3D-печати, в которой используются термопласты производственного класса, поэтому напечатанные предметы имеют отличные механические, термические и химические свойства.

Технология FDM широко распространена сегодня и используется в таких отраслях, как производители автомобилей, производители продуктов питания и игрушек.

Стереолитография (SLA)

SLA - это первая в мире инновация в 3D-печати, представленная Чаком Халлом в 1986 году. И даже сегодня SLA по-прежнему является наиболее экономичной технологией 3D-печати, доступной, когда требуются детали с очень высокой точностью или гладкой поверхностью. Наилучшие результаты достигаются, когда дизайнер использует преимущества и ограничения производственного процесса.

Печатные машины SLA не функционируют как обычные настольные принтеры, которые выдавливают некоторое количество чернил на поверхность. SLA 3D-принтеры работают с избытком жидкого пластика, который через некоторое время затвердевает и превращается в твердый объект. После того, как пластик затвердевает, ступень принтера опускается в резервуар на долю миллиметра, и лазер образует еще один слой до тех пор, пока печать не будет завершена. Ведь слои печатаются, изделие должно быть промыто с помощью растворителя, а затем помещено в ультрафиолетовую печь для полной обработки.

Вообще говоря, SLA может производить детали с очень высокой точностью размеров и со сложными деталями. А детали, изготовленные из SLA, имеют очень гладкую поверхность, что делает их идеальными для визуальных прототипов. Однако детали SLA, как правило, хрупкие и не подходят для функциональных прототипов. Механические свойства и внешний вид деталей SLA будут ухудшаться с течением времени, когда детали подвергаются воздействию солнечного света.

Смола, тип светореактивного термореактивного полимера, является наиболее распространенным материалом, используемым для SLA 3D-печати. В продаже доступно большое разнообразие смол, включая стандартные смолы, инженерные смолы, стоматологические и медицинские смолы и литые смолы.

Селективное лазерное спекание (SLS)

Создание объекта с помощью технологии плавления порошкового слоя и полимерного порошка обычно известно как селективное лазерное спекание (SLS). Процесс был разработан и запатентован в 1980-х годах Карлом Декардом - в то время студентом бакалавриата в Техасском университете - и его профессором машиностроения Джо Биманом.

Объекты, напечатанные с помощью SLS, изготавливаются из порошковых материалов, чаще всего пластмасс, таких как нейлон, которые диспергируются тонким слоем поверх платформы сборки внутри машины SLS. Лазер, который управляется компьютером, который говорит ему, какой объект «печатать», пульсирует на платформе, отслеживая поперечное сечение объекта на порошке. Лазер нагревает порошок либо чуть ниже его точки кипения (спекание), либо выше его температуры кипения (плавление), что сплавляет частицы в порошке вместе в твердую форму. Как только начальный слой сформирован, платформа машины SLS падает — обычно менее чем на 0,1 мм — обнажая новый слой порошка для лазера, чтобы проследить и сплавить вместе. Этот процесс продолжается снова и снова до тех пор, пока весь объект не будет напечатан. Когда объект полностью сформирован, его оставляют остывать в машине перед удалением.

Наиболее заметное различие между SLS и SLA заключается в том, что он использует порошкообразный материал в чане, а не жидкую смолу в кубе, как это делает SLS. Кроме того, SLS не нужно использовать некоторые другие опорные структуры, поскольку печатаемый объект окружен непроникнутым порошком.