3D-печать входит в число ведущих производственных процессов, также известных как аддитивный процесс, парадокс обработки с ЧПУ, субтрактивный процесс. Из-за стереотипа о том, что это всего лишь «прототип», промышленная 3D-печать превратилась в полноценный производственный процесс. В основном он занимается промышленным производством различных продуктов, таких как кронштейны кабины Airbus A350, замена грудной клетки, топливные форсунки для двигателя General Electric, корпуса светодиодных индикаторов мощности для роботов и слуховые аппараты, ориентированные на пациента.
Фундаментальные правила промышленной 3D-печати
3D-печать была самым известным и надежным процессом подготовки прототипов, используемых для обеспечения действительности желаемого продукта по стандарту 100%. Но теперь процесс прототипирования выходит далеко за рамки ограниченной концепции прототипирования. Это стал полноценный производственный процесс, обеспечивающий максимальное удобство при производстве продукции в небольших объемах, особенно там, где использование литьевых форм не оправдано. Между тем, при прототипировании лучше учитывать сложность детали, чем при механической обработке. Итак, здесь мы обсудим основные правила и информацию о промышленной 3D-печати.
1. Технология
Обычно он включает в себя три процесса аддитивного производства: стереолитография (SLA), прямое лазерное спекание металлов (DMLS), и селективное лазерное спекание (SLS). Все эти технологии соответствуют характеру своей работы. Например, DMLS отлично подходит для приложений конечного использования. Таким же образом, SLS и SLA также полностью эффективны в различных областях применения, включая мелкосерийные детали конечного использования и процессы, ориентированные на прототипы.
2. Выбор материала
При прототипировании различных деталей доступно около двух десятков порошков и смол для 3D-печати, которые обладают качествами, необходимыми для различных механических и электрических компонентов. Многие детали конечного использования могут быть изготовлены из стеклонаполненного нейлона или кобальт-хрома, что позволяет снизить затраты и повысить долговечность.
3. Важные соображения по дизайну
Иногда разница между прототипом и моделью, способной служить годами, может быть минимальной. Здесь проявляется настоящая мощь 3D-печати, которая устраняет это незначительное отличие от прототипа и делает его работоспособным дизайном с сложный дизайн и органичные формы. Однако такая большая гибкость, безусловно, невозможна при использовании традиционных производственных процессов, таких как обработка на станках с ЧПУ и литье под давлением.
4. Количество продукции
Определение количества продукции является важной частью процесса проектирования. Технически 3D-печать подходит только для мелкосерийного производства, поэтому необходимо знать точное количество, необходимое для конечного использования продукции. Тем не менее, фактом является то, что детали, напечатанные на 3D-принтере, являются наиболее экономически эффективными по сравнению с альтернативными методами производства.
Решения относительно прямого лазерного спекания металлов
Ли ДМЛС или любой другой процесс, выбор зависит от материала и его свойств. Предположим, что материал — металл, например алюминий, нержавеющая сталь или титан. DMLS кажется подходящим вариантом. В то же время DMLS занимается производством многих деталей, используемых в аэрокосмической и медицинская промышленность. В связи с проблемами использования металлического порошка в DMLS эксперты сейчас сотрудничают с клиентами, чтобы устранить лазейки, возникающие при использовании металлического порошка.
Более того, металл наиболее подходит для изготовления деталей конечного использования. Однако это не означает, что DMLS является полностью подходящим процессом для производства этих деталей конечного использования. DMLS предполагает использование мощного лазера для плавления и плавления металлических частиц для формирования желаемой формы с использованием слоев. В течение всего этого процесса требуется очень высокая температура, чтобы расплавить металлические частицы. Этот фактор вызывает необходимость использования поддерживающей конструкции в виде каркаса для удержания локонов и оберток. Скорее всего, они будут удалены после того, как процесс будет построен, что сделает процесс менее экономически эффективным.
Выбор метода селективного лазерного спекания (SLS)
Прямое лазерное спекание металлов — без всякого сомнения, самый известный и надежный процесс изготовления мелкосерийных и конечных деталей. Но селективное лазерное спекание является близким конкурентом DMLS, находясь на втором месте. По рабочему процессу он аналогичен DMLS. Оба подхода используют большое количество тепла для плавления материала слой за слоем в слое порошка для формирования необходимой формы.
Поскольку для плавления пластика требуется меньшее количество тепла, опорные конструкции, такие как завитки и обертки, не нужны. Это позволяет довольно просто полностью использовать весь объем рабочей камеры. Это также упрощает различные процессы (настройку деталей и Постобработка), что снижает общую стоимость процесса. Единственное ограничение, с которым сталкивается SLS, — это его совместимость с пластиками семейства нейлонов. С другой стороны, можно использовать волокнистые и стеклянные материалы. В отличие от DMLS, SLS может образовывать слой толщиной 0,0004 дюйма.
Другие соображения по поводу SLS
Когда требуется дополнительная обработка детали, изготовленной с использованием SLS, для разработки требований используется ненаполненный нейлон. Напротив, наполненный нейлон более подходит для изготовления шестерен и шкивов. Использование нейлона в медицинской промышленности также широко распространено, поскольку он может выдерживать процесс автоклавирования. Аналогично, детали, изготовленные из нейлона, гигроскопичны и пористы, что делает их наименее подходящими для условий повышенной влажности. Помимо этого, нейлон широко используется при литье под давлением. Таким образом, нейлон в SLS предлагает потенциальное решение для производства производственных инструментов, которые, как ожидается, будут служить определенный срок или заслуживают того, чтобы их изготавливали с меньшими затратами.
Не стоит недооценивать важность SLА
Это общепризнанный факт, что стереолитография сыграл решающую роль в быстрое прототипирование. Причина успеха SL как надежного и ценного процесса заключается в том, что он позволяет получать очень точные и высококачественные детали. Тем не менее, он не пригоден для производства деталей конечного использования. Обычно в SL используется фотоотверждаемая смола, которая реагирует с ультрафиолетом при длительном воздействии на него. Воздействие ультрафиолетового излучения приводит к движению деталей и разрушению материала.
Но если эти продукты конечного использования поместить в легкий никель с керамическим наполнителем, они станут прочными, как гвозди, и стабильными, чтобы обеспечивать свои функции в течение многих лет.
Преимущества процессов 3D-печати
Ожидается, что к 2028 году объем мирового рынка 3D-печати достигнет $62,79 млрд. Такой быстрый рост явно показывает комплексные преимущества различных процессов, связанных с 3D-печатью. Ниже приведены существенные преимущества, предлагаемые различными методами 3D-печати:
- Он обеспечивает быстрое прототипирование, которое быстро создает физическую модель будущего продукта.
- Это предлагает больше гибкости в дизайне и упрощение сборки.
- Детали, изготовленные с помощью 3D-печати, в основном легкие и прочные.
- Отходы огромны в субтрактивных производственных процессах, но не в 3D-печати.
- Более рентабельно для производства деталей, необходимых в небольших объемах.
Заключение
Независимо от того, какой процесс используется для 3D-печати, главным фактором является сложность детали. Следует выбирать только тот процесс, который соответствует данному уровню сложности. Этот шаг предоставляет пользователям безграничный потенциал для улучшения продукта. Поскольку эксперты заинтересованы в изучении 3D-печати для различных конечных приложений, рост 3D-печати и ее возможностей неизбежен.