Какво е 3D принтиране?

Научете всичко, което трябва да знаете за 3D принтиране за 30 минути или по-малко. Независимо, дали току-що започвате или сте опитен инженер, в това ръководство ще намерите полезни съвети и информация – актуализирани към днешна дата.

Процес на наслояване на материал.
Процес на наслояване на материал.

Какво е 3D принтиране?

Всяко 3D принтиране изгражда части въз основа на един и същ основен принцип. Цифровият модел се превръща във физически триизмерен обект, чрез добавяне на пластове в даден момент. Оттук произлиза алтернативният термин Additive Manufacturing.

3D принтирането е коренно различен начин на производство на части в сравнение с традиционните технологии за изваждане (CNC обработка) или формовъчни технологии.

При 3D принтиране не се изискват специални инструменти (например режещ инструмент с определена геометрия или калъп). Вместо това частта се произвежда директно, върху изградената платформа слой по слой. Това води до уникален набор от предимства и ограничения.

Процесът винаги започва с цифров 3D модел – планът на физическия обект.

Този модел се нарязва от софтуера на принтера на тънки, двуизмерни пластове и след това се превръща в набор от инструкции на езика на машината (G-код). По този начин принтерът може да се изпълни.

Оттук начинът на работа на 3D принтера, варира в зависимост от процеса. Например настолните FDM принтери стопяват пластмасови нишки и поставят, върху печатната платформа, чрез накрайник (като високо прецизен, компютърно контролиран лепилен пистолет). Големите индустриални SLS машини използват лазер за разтопяване (или синтероване) на тънки пластове метални или пластмасови плоскости.

Наличните материали също варират в зависимост от процеса. Пластмасите са най-често срещаните, но металите също могат да бъдат отпечатани 3D. Произвежданите части имат широк спектър от специфични физически свойства, вариращи от оптични, ясни до гуменоподобни предмети.

В зависимост от размера на частта и вида на принтера, отпечатването обикновено отнема около 4 до 18 часа. 3D печатаните части рядко са готови за използване извън машината. Те изискват някаква последваща обработка, за да постигнат желаното ниво на покритие на повърхността. Тези стъпки отнемат допълнително време и (обикновено ръчни) усилия.

Какво е 3D принтиране?
Какво е 3D принтиране?

Кратка история на 3D принтиране.

Авторът на научната фантастика Артър К. Кларк е първият, който описа основните функции на 3D през 1964г.

Първият 3D принтер е пуснат през 1987 г. от Чък Хъл от 3D системи и той използва процеса „стереолитография“ (SLA).

През 90-те и две хилядната година са пуснати други технологии за 3D печат, включително FDM от Stratasys и SLS от 3D Systems. Тези принтери са по-скъпи и се използват предимно за промишлено прототипиране.

През 2009 г. комитетът ASTM F42 създава по-опростено ръководство за 3D принтиране като индустриална технология на производство.

През същата година патентите на FDM изтичат и първите проекти на нискотарифни, настолни 3D принтери са създадени от проект RepRap. Това, което някога струвало 200 000 долара, изведнъж става достъпно за под 2000 долара. Според Волърс, 3D принтирането продължава да се разраства. Повече от 1 милион настолни 3D принтери са продадени в световен мащаб в годините между 2015 и 2017 г., а продажбите на индустриални метални принтери са почти удвоени през 2017 г. в сравнение с предходната година.

Кратка история.
Кратка история.

3D принтирането днес.

3D принтирането днес намира много специфични роли в света на производството. Много аспекти на технологията вече са основни и приети, както от професионалисти, така и от любители.

Разбира се, 3D печатът е развиваща се технология. Всяка година се издават нови 3D принтери, които оказват значително влияние, върху индустрията. Например HP стартира първата си система за 3D принтиране сравнително късно (през 2016 г.), но тя се оказа една от най –популярните в индустриалните 3D принтери до 2017 г.

Предимства и ограничения в 3D принтиране.

3D печатът е бързо развиваща се технология. Той идва с уникалния си набор от предимства, но също така изостава в някои отношения от традиционното производство. Тук обобщаваме най-важните предимства и ограничения на 3D принтирането, като се вземат предвид плюсовете и минусите на всички налични в момента технологии за 3D печат.

Приложения на 3D печат.

3D печатът днес намира все по-голямо приложение. Днес успешно се използва в области като:

Какво е 3D принтиране?
Какво е 3D принтиране?

Космонавтика;

Автомобилостроене;

Роботика;

Индустрия;

Здравеопазване;

Дизайн;

Кино;

Образование.

Инженерите по космонавтика използват 3D печат за производство на високоефективни части. Способността за създаване на оптимизирана топологията и структури с високо съотношение сила / тегло и възможност за консолидиране на множество компоненти в една част са особено привлекателни. Optisys LLC е доставчик на микроантенни продукти за аерокосмически и отбранителни приложения, използват метален 3D печат. С него, те намалят броя на отделни парчета от антените. Така броят от 100 достига до само 1. С това опростяване Optisys успява да намали времето за изпълнение от 11 на 2 месеца, като същевременно постигна 95% намалено тегло.

3D принтиране срещу традиционното производство.

3D принтирането е изключителен инструмент за производство на потребителски части и прототипи. Поради уникалните си характеристики обаче, то е най-подходящ метод за конкретни приложения.

Когато избирате, между технологията за производство на добавка (3D печат), изваждане (CNC обработка) или формираща (инжекционно формоване), има няколко прости насоки, които могат да ориентират вашето решение.

Важно правило тук е, че:

„3D печатът е най-добрият вариант, когато се изискват единични части с бързи обороти и ниска цена или когато геометрията на частта не може да бъде произведена с друга технология.“

Изборът на изваждаща технология (CNC) има по-голям смисъл при следните сценарии:

Средни обеми: Когато произвеждали части, в началните години, обработката с ЦПУ била по-икономична.

Сравнително прости геометрии: Отнася се особено за метални части, когато дизайнът може да е произведен лесно, чрез изваждане. Тогава обработката с ЦПУ е най-добрият вариант.

Високи изисквания за материали: Когато отличните свойства на материала са от съществено значение. Тогава обработката с CNC е по-добра опция, тъй като 3D отпечатаните части обикновено имат по-ниска якост.

Висока точност на размерите: За функционални части с тесни допуски, CNC обработката е най-добрият вариант. За сложните геометрии хибридният подход, също е подходящ вариант.

За по-голямо производство (> 1000 части) формиращите технологии (като шприцоване под налягане) са по-ефективни по отношение на разходите и обикновено имат най-голям финансов смисъл.

3D принтиране срещу традиционното производство.
3D принтиране срещу традиционното производство.

В заключение:

„3D печатът предлага голяма геометрична гъвкавост и може да произвежда персонализирани части и прототипи бързо и на ниска цена. Когато се изискват големи обеми, тесни допуски или взискателни свойства на материалите, традиционните производствени технологии, често са по-добър вариант.“

Ако статията Ви е харесала, може да я споделите с приятели.
Share on Facebook
Facebook
Share on LinkedIn
Linkedin
Tweet about this on Twitter
Twitter
Pin on Pinterest
Pinterest

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *