Технологии за 3D принтиране

Нови хоризонти пред 3д технологии: от космоса до класната стая

3д технологии – те вече не са запазени само за индустриалното производство. 

Днес намират приложение в разнообразни сфери, които само допреди няколко години преди адитивния процес изглеждаха недостижими.

В космическите изследвания например, NASA използва 3D принтери на Международната космическа станция за създаване на инструменти и резервни части на място, което, от своя страна, елиминира нуждата от скъпи и бавни доставки от Земята.

3D печатът се превръща във все по-ценен инструмент в образованието, тъй като ангажира ученици и студенти в реални STEM проекти.

Учениците разполагат с възможността да създават прототипи на собствени изобретения, да моделират анатомични структури или исторически артефакти, които да докоснат и разгледат в детайли.

Това не само развива пространственото им мислене, но и насърчава практическото учене чрез грешки и експерименти.

Същевременно в медицината благодарение на 3д технологии се създават персонализирани ортези, хирургични модели и дори биопринтирани тъкани за научни цели.

В някои болници дори се използват 3D принтирани модели на органи за планиране на сложни операции – с цел по-точна и по-безопасна интервенция.

Всичко това показва, че 3D печатът вече не е само производствен метод, а цялостна платформа за иновации, обучение и креативност.

Той дава възможност на хората по целия свят не просто да консумират технологии, а да създават.

Какво представлява технологията FDM ?

FDM – Fused Deposition Modeling

FDM е една от най-популярните технологии за 3D принтиране. FDM технологията изгражда обектите слой по слой отдолу нагоре, чрез затопляне и извличане на пластмасови влакна от екструдер. Преди да започне процесът на 3D принтиране, специален софтуер изрязва CAD модела на слоеве, които след това се изграждат физически с размери между 0.05 мм и 0.35 мм.

След това пластмасата се затопля и бива нанасяна от екструдера по координати X и Y. При необходимост 3D принтерът може да добави по време на процеса и поддържащ материал, който да направи възможно изграждането на обекта. Когато принтирането приключи, поддържащият материал бива отстранен.

Предимства и материали.

Технологията FDM е предпочитана поради топлинната и механична устойчивост на създадените продукти и относително лесната работа с нея. Тя позволява да се създават елементи с термопластични качества на производствено ниво, притежаващи перфектни механични, топлинни и химични качества, които могат след това да се използват за други инженерни и производствени дейности.

Не на последно място: тя е сочена за екологична и устойчива практика. Най разпростаранението материали с които работи технологията са ABS, PLA, Nylon, които са подходящи както за прототипи, така и за крайни продукти. Най-широко използваният материал при тази технология за печат е ABS.

FDM се използва в широк спектър от браншове и дейности, включително от някои от най-големите производители на автомобили в света, от авиационната индустрия, архитектурата, както и в производството на малки серии крайни продукти в множество сектори. Особено подходяща е за изработката на резервни части, при които най-често са необходими малки или единични бройки в кратки срокове.

FDM технология: кога е най-добрия избор?

FDM технология (Fused Deposition Modeling) е една от най-популярните и достъпни форми на 3д принтиране особено когато става дума за функционални прототипи и части с техническо приложение.

Причината е комбинацията от сравнително ниска цена, здравина на материалите и лекота при работа.

Ако се нуждаете от прототип за механична част, кутия за електроника или дори персонализиран инструмент – FDM технология е отлично решение.

Материалите PLA, PETG или ABS позволяват създаването на устойчиви модели, които са подходящи за реални тестове и дори крайна употреба при по-ниски натоварвания.

Тази технология е особено ефективна при бързи итерации на проекти – когато даден дизайн трябва да бъде отпечатан, тестван, коригиран и отпечатан отново.

По този начин FDM дава гъвкавост и контрол, които други 3D технологии не винаги предлагат.

Освен това FMD предлага възможност за мащабиране на производство при кратки серии – например при стартиране на малки продуктови линии и къде инвестицията в инструментална екипировка би била неоправдана.

Това превръща технологията в предпочитана както от стартъпи, така и от утвърдени производители при разработване на нови продукти.

Имайте предвид обаче, че FDM не е оптимален избор при изискване за изключително фина детайлност или сложна геометрия – там SLA или SLS е възможно да са по-подходящи.

Но когато балансът между функционалност и цена е приоритет, FDM технологията излиза начело.

Какво представлява технологията LCD ?

 

LCD технологията работи с матрица, чрез които фотополимерният слой е осветен от светодиоди и втърдява слои по слой смолата. Това е вид стереолитография. При LCD печат източникът на светлина е система, при която светлината от светодиодите преминава през течнокристална матрица, подобна на тази, използвана в дисплея на смартфон или таблет.

 

LCD технология

По този начин технологията за печат на LCD е като цяло подобна на технологията за печат на DLP, като единствената разлика е, че в случая с LCD, светещият поток е затъмнен от дисплея, а при DLP – той се отхвърля от много микромикроогледала.

LCD печатът ви позволява да ускорите печатането с голяма площ от слоевете, тъй като целият слой от фотополимера е осветен едновременно. Основно предимство спрямо всички останали технологии като DLP и SLA е най-добрата цена на принтера и лесната му поддръжка.

Типичен представител на 3D принтери с  LCD технология е Liquid Crystal Precision 1.5

Какво представлява технологията Polijet ?

PolyJet е технология за 3D печат, базирана на втвърдяване на слой върху слой от течен фотополимерен материал под въздействието на ултравиолетовото лъчение. Използва се ot Stratasys Objet 3D принтери .

Предимства:

• високо качество на повърхността
• точност
• скорост на изграждане
• поддръжка за миене и др.

Принципът на изграждане на продукти, използващи технологията PolyJet

Свойства на готовите продукти

Обектите, отглеждани с помощта на технологията PolyJet, имат различни свойства – в зависимост от използвания материал. Материалите се различават по механични, топлинни, електрически и химични характеристики.

Изградете точност

Технологията PolyJet осигурява висока точност на сглобяване от 0,02-0,085 мм за обекти с размер до 50 мм. За обекти над 50 mm точността на конструкцията варира от 0,1 до 0,2 mm. Точността на печат зависи от геометрията на модела, параметрите на неговата конструкция и ориентация, както и от използвания материал.

Налични цветове на материалите

В линията на материалите FullCure, използвани за печат с помощта на технологията PolyJet, можете да изберете твърди, гъвкави, полупрозрачни и прозрачни материали, както и биосъвместими материали, които имат съответните сертификати.

Какво представлява Лазерно синтероване SLS ?

SLS (Selective Laser Sintering) или лазерно синтероване е технология за 3D принтиране, при която оформянето на крайните триизмерни продукти се извършва чрез лазер, който манипулира специална пудра.

Подобно на други технологии за 3D печат, при SLS също се използва компютърен (CAD) модел, на база на който се изработва реален предмет. Това става чрез своеобразна полимерна пудра, която се нанася на тънки слоеве (от порядъка на 0.08 мм).

След нанасянето на всеки слой, лазерен лъч преминава през пудрата и я втвърдява, следвайки предварително зададения модел. След това се нанася следващият слой и процесът се повтаря.

Материали: Поради естеството на SLS технологията, при нея могат да се използват голямо разнообразие от материали, включително polycarbonate, acrylic-styrene и nylon, но също и керамика, стъкло и дори алуминий или сребро.

Технологията се използва активно в редица индустрии като автомобилната, авиационната, медицинската, както и други области на производството. Тя е подходяща също за дейности като боядисване и шлифоване, както и за създаването на артистични и други модели, изискващи нанасяне на цветове в процеса на принтиране.