Аддитивные технологии. Метод

1.

АДДИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

2.

Аддитивные технологии
Метод
Экструзионный
Технология
Моделирование методом послойного
наплавления (FDM или FFF)
Используемые материалы
Термопластики (такие как полилактид
(PLA), акрилонитрилбутадиенстирол
(ABS) и др.)
Проволочный
Производство произвольных форм
электронно-лучевой плавкой (EBFȝ)
Практически любые металлические
сплавы
Порошковый
Прямое лазерное спекание металлов (DMLS) Практически любые металлические
сплавы
Электронно-лучевая плавка (EBM)
Титановые сплавы
Выборочная лазерная плавка (SLM)
Титановые сплавы, кобальт-хромовые
сплавы, нержавеющая сталь, алюминий
Выборочное тепловое спекание (SHS)
Порошковые термопластики
Выборочное лазерное спекание (SLS)
Термопластики, металлические порошки,
керамические порошки
Струйный
Струйная трехмерная печать(3DP)
Ламинирование
Изготовление объектов методом
ламинирования (LOM)
Стереолитография (SLA)
Цифровая светодиодная проекция (DLP)
Гипс, пластики, металлические порошки,
песчаные смеси
Бумага, металлическая фольга,
пластиковая пленка
Фотополимеры
Фотополимеры
Полимеризация

3.

Экструзия материала (Material Extrusion)
Технология FDM (FFF)
Метод
печати
по
данной
технологии
называется – построение методом послойного
наплавления или fused deposition modelling FDM.
Этот метод является самым распространённым из
всех благодаря низкой цене на оборудование.
В
данном методе изделие изготавливается путем
экструзии тонких нитей расплавленного материала
слой за слоем. Данная технология очень гибкая и
позволяет
изготавливать
изделия
сложной
геометрии, но в некоторых случаях появляется
необходимость
использования
поддержки.
Как
правило для печати используются термопластики,
например АБС и ПЛА, но в последнее время круг
доступных для печати материалов стремительно
расширяется.

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТОДОМ НАПЛАВЛЕНИЯ

Направленное
выдавливание материала
(FDM)
Материал переводится в
жидкое состояние
нагреванием или химически
Лучевое осаждение
Материал перед
наплавлением
переходит в
порошковую форму и
плавится
непосредственно в
месте присоединения к
модели.

5. Послойная печать расплавленной полимерной нитью (Fused Deposition Modeling, FDM)

FDM - технология аддитивного
производства моделей, прототипов и
готовых изделий путём послойной
укладки расплавленной нити из
плавкого рабочего материал.
Разработана С. Скоттом Трампом в
конце 1980-х
Торговая марка компаниия Stratasys
Inc.
Проект RepRap - Fused Filament
Fabrication, FFF
(Производство методом наплавления
нитей)

6. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ

*
Загрузка материала;
Перевод его в жидкое
состояние;
Приложение давления;
Экструзия через сопло;
Нанесение вдоль заранее
заданной траектории;
Связывание материала с уже
существующей твердой
структурой
Добавление поддерживающих
структур для сложных
элементов

7. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА

* Скорость материала на
выходе из сопла определяется
как
Где D – диаметр сопла;
N – скорость винта;
φ – угол винта;
* А удельный расход материала
Н – глубина винта;
как
В – ширина канала;
* Усилие сдвига
Δр – изменение давления
вдоль канала;
η- динамическая вязкость;
* Таким образом, скорость
потока

8. УПРАВЛЕНИЕ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕМ

Масса питающей головки
приводит к замедлениям при
каждом изменении
направления движения;
Для обеспечения
геометрической точности
используется
предварительное
очерчивание контура.

9. ПОДДЕРЖИВАЮЩИЕ СТРУКТУРЫ

Могут быть выполнены из
материала детали или
вторичного материала.
Поддержки из материала
детали позволяют реализовать
максимально простую
конструкцию, но требуют
предельной аккуратности при
отделении.
*
Поддержки из вторичного
материала проще в
обращении, но
предполагают наличие в
конструкции более одного
экструдера.

10. НАПЛАВЛЕНИЕ ABS-ПЛАСТИКА

*
Акрилонитрилбутадиенстирол,
(C8H8)x·(C4H6)y·(C3H3N)z
Загружается в установку в катушках,
после чего нагревается, проходя
через сопло, и подается в зону
построения.
Примерная толщина
слоя от 0,078 мм

11. ОГРАНИЧЕНИЯ МЕТОДА

* Невозможно создание острых углов в модели
(ограничено радиусом сопла);
* Скорость построения ограничивается скоростью
течения материала;
* Следует учитывать анизотропию создаваемого
материала при проектировании.

12. Экструзия (Extrusion)

* Нанесение
разогретого
материала
(экструзия).
* Материал при попадании в экструдер
нагревается до температуры плавления и
дозированно подаётся через сопло на
рабочую поверхность. Слой за слоем на
рабочем
объект/изделие
столе
печатается

13. Экструдер (Extruder) 

- это узел 3D принтера, который
непосредственно печатает.
- Его можно сравнить с печатающей головкой
обычного струйного принтера, которая
перемещается и распространяет краску.

14. Филамент (Filament)

* -пластиковый пруток (в катушке) для 3D
печати.

15. Слайсер (Slicer)

*
* Программа для «разрезания»
компьютерной 3D модели на
множество слоев

16. Классификация принтеров для 3D-печати

* По целевой группе пользователей
• По системе перемещения печатающей головки или рабочей платформы
‒ с тремя взаимоперпендикулярными направляющими, вдоль каждой из которых перемещается либо
печатающая головка, либо рабочая платформа;
‒ с тремя параллелограммами, основания которых перемещаются тремя двигателями, расположенными
радиально-симметрично;
‒ с автономным шасси;
‒ с ручным приводом печатающей головки, выполняемой в виде карандаша (ручки), в этом случае
пользователь визуально контролирует создаваемый объект и добавляет в нужные места
быстротвердеющий материал.

17. Обработка

* Традиционные производственные методы вроде литья
под давлением могут обходиться дешевле при
производстве крупных партий полимерных изделий,
но аддитивные технологии обладают
преимуществами при мелкосерийном производстве,
позволяя достигнуть более высокого темпа
производства и гибкости дизайна, наряду с
повышенной экономичностью в пересчете на
единицу произведенного товара. Кроме того,
настольные 3D-принтеры позволяют дизайнерам и
разработчикам создавать концептуальные модели и
прототипы, не выходя из офиса.

18. Сферы применения

От напечатанной 3D-модели до готового изделия
* Прототипирование
* Самое популярное- это
прототипирование. FDM
печать позволила гораздо
быстрее и проще создавать
тестовые модели и
механизмы.

19. Сферы применения

Медицина
В медицине при помощи 3Dпринтеров стали создавать
удобные, дышащие ортезы для
фиксации переломов.

20. Сферы применения

Создание простых тяговых
механических протезов. Особенно
это актуально для детей. Ведь дети
быстро растут и им нужно часто
менять протез. Благодаря FDM
печати процесс создания протеза
удалось удешевить и ускорить.

21. Киноиндустрия

В киноиндустрии
FDM печать
используется для
печати реквизита и
элементов костюма,
масок, механизмов и
других элементов.

22. Хобби

Косплееры тоже полюбили
3D-печать благодаря
разнообразию материалов
и более быстрому и
простому изготовлению
масок, функциональных
элементов, некоторых
частей доспехов.

23. Итоги

Технология FDM печати, благодаря большому
разнообразию 3D принтеров и материалов, очень
многогранна. Главное-выбрать правильный инструмент
- принтер, подходящий под заданные задачи.
Несмотря на молодость и активное развитие, FDM уже
нашла много областей для применения. Из года в год
совершенствуется механика - принтеры становятся
более быстрыми и точными. Постоянно обновляется
ПО, чтобы начинающему пользователю было
комфортно и не приходилось перед запуском принтера
читать длинные инструкции, а также разбираться в
миллионах настроек.

24. Литература

*
1.
Виды принтеров - https://3dpt.ru/page/3d-printer-types
2.
Сферы использования АМ-технологий https://www.tadviser.ru/index.php/Статья:Аддитивное_производство_(
Additive_Manufacturing)#
3.
Плюсы и минусы АМ - https://plusiminusi.ru/additivnye-texnologiichto-eto-plyusy-i-minusy/
4.
Гугл-фото
5.
3д-печать в ракетостроении - https://zelenyikot.com/3d-printing-in-
astronautics/
6.
Материалы для 3д-печати https://3d.globatek.ru/3d_printing_materials/