Материалы для аддитивного производства

1.

Материалы для аддитивного
производства
Разнообразие материалов для 3D-печати: пластики, металлы,
керамика, композиты.

2.

Введение в мир
материалов для 3Dпечати
Урок познакомит с основными типами
материалов 3D-печати, их свойствами и
применением, а также требованиями и
вопросами безопасности.
2

3.

PLA — Полилактид
PLA — биоразлагаемый термопластик с низкой
температурой плавления от 180 до 220 °C,
обеспечивающий достаточную прочность для
большинства прототипов.
Часто применяется в образовательных целях,
пищевой упаковке и медицинских моделях
благодаря безопасности и экологичности.
3

4.

ABS —
Акрилонитрилбутадиенсти
рол
Механические и термические свойства
ABS отличается высокой ударопрочностью и устойчивостью
к температурам до 105 °C. Обладает хорошей химической
стойкостью, что делает его универсальным для
функциональных задач.
Основные сферы применения
Широко используется в автомобильной промышленности и
производстве игрушек, благодаря прочности и возможности
постобработки.
4

5.

PETG —
Полиэтилентерефталатгликоль
1. PETG сочетает прочность и прозрачность с
химической стойкостью; печать ведётся при
температуре 230-250 °C. 2. Его применяют для
изготовления контейнеров, защитных корпусов и
функциональных прототипов с долговечностью.
1. Обладает хорошей адгезией слоев и
гибкостью, что расширяет сферы применения. 2.
Материал устойчив к воздействию влаги и
химикатов, подходит для эксплуатационных
деталей.
5

6.

Nylon (Полиамид)
Нейлон отличается высокой прочностью и гибкостью,
демонстрируя устойчивость к механическому износу и
агрессивным химическим средам содержит
температурный порог около 250 °C.
Применяется для изготовления прочных
механических деталей, текстильных компонентов и
производственных прототипов, требующих
долговечности и стойкости.
6

7.

Алюминий в аддитивном производстве
Физические свойства и преимущества
Легкий металл с отличной теплопроводностью и
высокой коррозионной устойчивостью. Высокая
теплоотдача позволяет использовать его в
теплообменных системах.
7
Области применения алюминия
Используется в аэрокосмической и автомобильной
отрасли для создания корпусных деталей и
теплообменников с сочетанием легкости и прочности.

8.

Нержавеющая сталь
1. Обладает высокой твердостью и устойчивостью к
коррозии. 2. Термостойкость позволяет выдерживать
температуры около 1400°С, что расширяет сферу её
применения.
1. Используется в пищевой и медицинской
промышленности для изготовления инструментов и
конструкций. 2. Надёжна для ответственных деталей,
нуждающихся в долговечной эксплуатации.
8

9.

Титан и его сплавы
Титан выделяется высокой прочностью и
биосовместимостью, что делает его незаменимым в
медицинских имплантах и спецтехнике. Температура
плавления составляет 1668°С.
Широко применяется в аэрокосмической
индустрии за счёт сочетания легкости и
прочности, а также устойчивости к коррозионным
воздействиям.
9

10.

Кобальт-хромовые сплавы
1. Эти сплавы обладают высокой твердостью,
износостойкостью и устойчивостью к коррозии.
2. Тема плавления около 1400 °C обеспечивает
стабильность при высоких температурах.
1. Применяются в стоматологии и ортопедии для
изготовления протезов. 2. Используются в
аэрокосмической промышленности для создания
износостойких компонентов.
10

11.

Инконель (никелевые сплавы)
Жаропрочные свойства и механическая прочность
Инконель представляет собой никелевый сплав, обладающий
высокой жаропрочностью и стойкостью к окислению при
температурах выше 1000°C. Материал сохраняет прочность даже в
экстремальных условиях эксплуатации.
Области применения и особенности синтеза
Использование инконеля распространено в энергетике и
авиационной индустрии для изготовления турбинных лопаток и
других деталей, где важна надежность при высоких температурах.
Технологии аддитивного производства обеспечивают точность и
качество изделий.
11

12.

Медь и медные сплавы
Медь выделяется высокой теплопроводностью и
электропроводностью, что делает её незаменимой в
электронике и теплообменных системах.
Дополнительно металл обладает антимикробными
свойствами.
В 3D-печати медь и её сплавы применяются для
создания функциональных элементов, таких как
печатные платы и теплообменники, требующие
высокой проводимости и устойчивости к коррозии.
12

13.

Оксид алюминия (керамика)
Оксид алюминия характеризуется высокой твердостью
по шкале Мооса (9) и устойчивостью к химическим
воздействиям, сохраняя стабильность при
температуре до 1700°C. Он широко применяется в
электронике и медицинских имплантах.
Этот керамический материал используется в режущих
инструментах благодаря износостойкости и прочности.
При аддитивном производстве оксид алюминия
обеспечивает долговечность и жаропрочность готовых
изделий.
13

14.

Диоксид циркония
Физические и механические свойства
14
Диоксид циркония известен высокой прочностью и
износостойкостью, а также биосовместимостью.
Термостойкость материала достигает 2400°C, что
делает его устойчивым к экстремальным
температурам.
Применение в медицине и
промышленности
В стоматологии и протезировании диоксид циркония
применяется для изготовления коронок и имплантов.
В электронике его свойства обеспечивают надежную
изоляцию и долговечность компонентов.

15.

Гидроксиапатит —
биокерамика
Гидроксиапатит отличается высокой
биосовместимостью, что делает его идеальным для
изготовления костных имплантов и медицинских
изделий. Его структура схожа с природной костной
тканью.
Применение этого материала в биомедицине
способствует отличной интеграции с живыми тканями
и способствует ускоренному восстановлению. Изделия
из гидроксиапатита широко используются в ортопедии.
15

16.

Композиты с углеродным
волокном
Композиты с углеродным волокном обладают
высокой прочностью и жесткостью при
минимальном весе, что позволяет создавать
легкие и долговечные конструкции. Волокна
обеспечивают усиление пластика.
Такие материалы нашли применение в
авиационной и спортивной индустрии, где
значимы вес и механическая надежность.
Технологии 3D-печати позволяют изготавливать
сложные формы с высокой точностью.
16

17.

Композиты с стекловолокном
и кевларом
Укрепление пластика и улучшение свойств
Стекловолокно и кевлар значительно повышают износостойкость,
ударопрочность и термостойкость пластиковых композитов. Это
позволяет расширить спектр использования материалов в условиях
повышенных нагрузок.
Области применения и преимущества
Композиты с этими армирующими волокнами используются в
автомобилестроении и бронезащите, где важны надежность и
безопасность. Аддитивные технологии обеспечивают эффективное
сочетание материалов и форм.
17

18.

Таблица соответствия материалов и технологий
печати
Сводка основных материалов и соответствующих им
технологий аддитивного производства для
корректного выбора и эффективного использования.
Каждая технология аддитивного производства
оптимальна для определенного типа материалов,
что влияет на качество и свойства конечных
изделий.
18
Отраслевые стандарты аддитивных технологий

19.

Требования к материалам для FDM
Диаметр филамента должен быть строго
стандартизирован — 1.75 или 2.85 мм — для
обеспечения стабильной подачи материала в
печатающую головку.
Материалы должны иметь стабильную
температуру плавления, обеспечивающую
равномерное плавление и хорошую адгезию между
слоями для прочности изделия.
19
Ключевыми являются минимальная деформация и
усадка при охлаждении, а также оптимальная
вязкость, чтобы предотвратить дефекты и
обеспечить качество печати.

20.

Ключевые требования к материалам для SLA/DLP
Вязкость смолы
Оптимальная вязкость необходима для равномерного
распределения слоев и качественной заливки материала, что
гарантирует точность и качество конечных изделий.
Светочувствительность
Материалы должны иметь высокую чувствительность к
определённой длине волны света для эффективного и быстрого
отверждения слоя во время печати.
Биосовместимость и стабильность
Для медицинских применений материалы должны соответствовать
высоким стандартам безопасности и обеспечивать минимальную
усадку после полимеризации.
20

21.

Требования к материалам для SLS/MJF
Однородный размер частиц порошка
критичен для равномерного
плавления и точности получения
деталей, что обеспечивает качество
итогового продукта без дефектов.
Стабильность гранул гарантирует
отсутствие комков и агломерации,
что предотвращает засорение
оборудования и способствует
равномерному распределению
материала.
21
Высокая текучесть порошка
необходима для стабильного
напыления и формирования слоя,
что облегчает процесс спекания и
повышает производительность.
Чистота порошка и соответствие
параметрам энергии спекания важны
для минимизации загрязнений и
обеспечения прочности, а также
долговечности изделий после
обработки.

22.

Требования к материалам для DMLS/SLM
Порошок должен иметь узкое
распределение размеров частиц для
равномерного лазерного плавления и
минимизации дефектов в структуре
изделия.
Подготовка порошка
22
Минимизация оксидов и примесей
необходима для стабильного и
надежного процесса лазерной
обработки, повышения прочности и
качества поверхности.
Контроль химического состава
Оптимальный химический состав
обеспечивает нужные механические
свойства и свариваемость без
образования хрупких фаз и
включений.
Обеспечение чистоты и плотности

23.

Основные поставщики материалов для 3D-печати
23
Мировые лидеры производства
Роль дистрибьюторов и логистика
Компании BASF, 3D Systems, Evonik, Polymaker и SLM
Solutions представляют широкий ассортимент
материалов с высоким качеством и инновационными
характеристиками. Их продукция широко используется в
промышленности.
Дистрибьюторы обеспечивают своевременную
доставку материалов в нужных объемах. Контроль
качества и условия поставок влияют на стабильность
производства и итоговое качество изделий.

24.

Основные правила
безопасности при работе
с материалами
Обязательно использование средств
индивидуальной защиты: перчаток, защитных
очков и респираторов для предотвращения
контакта с вредными веществами и пылью.
Обеспечение эффективной вентиляции в помещениях
с порошками и смолами снижает концентрацию
опасных аэрозолей. Хранение и утилизация отходов
выполняются по установленным нормативам для
безопасности.
24

25.

Вопросы для закрепления материала
Каковы ключевые отличия PLA и ABS
по химическим и механическим
свойствам, а также по область
применения?
Какие меры безопасности
необходимы при работе с
порошковыми материалами в
аддитивном производстве?
Приведите примеры использования
композитов.
Какие основные требования
предъявляются к порошковым
материалам для успешного
использования в технологии DMLS?
25

26.

Сравнение температур плавления различных
материалов
Температура плавления значительно варьируется,
что определяет специфику выбора материала и
применяемой технологии печати.
Материалы с высокими температурами плавления
требуют специализированных технологий, таких как
DMLS/SLM, для обеспечения качественной печати
без деформаций.
26
Отраслевые стандарты и технические характеристики производителей, 2023

27.

Прочностные характеристики материалов
Разница в прочности позволяет подобрать
оптимальный материал для задач от
прототипирования до высоконагруженных
конструкций.
Титан обладает наибольшей прочностью, подходя
для ответственных конструкций, тогда как пластики
подходят для менее нагруженных моделей.
27
Материалы производителей и научные публикации, 2023

28.

Сравнение требований к порошковым материалам
Таблица демонстрирует ключевые
параметры для порошков используемых
в различных технологиях аддитивного
производства.
Каждая технология предъявляет
специфические требования к размеру
частиц, текучести и чистоте, что влияет
на качество и прочность конечных
изделий.
Технические стандарты и производители материалов, 2023
28

29.

Особенности хранения и утилизации
материалов
1. Материалы следует хранить в сухих, герметичных
контейнерах с контролируемым микроклиматом, чтобы
избежать впитывания влаги и ухудшения свойств.
2. Отходы подлежат классифицированной утилизации
в соответствии с опасностью. Рекомендуется
переработка или передача специализированным
компаниям для минимизации экологического вреда.
29

30.

Итоговый визуальный аккорд
Правильный выбор материала и соблюдение требований безопасности
обеспечивают качество и надежность изделий, а грамотное партнерство
с поставщиками гарантирует стабильность производства.