|
Аддитивное производство – это создание изделий методом послойного «выращивания» путем добавления материала на основу: платформу или заготовку. Такой способ также называется 3D-печатью. В качестве материала для нее могут использоваться полимеры, металлы, бетон, керамика и т.д.
1
На протяжении многих веков главным принципом производства было отсечение лишнего. У аддитивных технологий суть другая: изделие создается буквально с нуля. И сегодня они помогают решать даже самые сложные задачи высокотехнологичных производств.
Россия находится на 11-м месте в мире по производству и внедрению аддитивных технологий, доля на мировом рынке – 2%.
Однако за последние 8 лет российский рынок 3D-печати вырос в 10 раз
Взгляд в прошлое
Сферы применения
Первой продукцией, изготовленной с помощью аддитивных технологий, были простые пластиковые изделия, которые использовались в качестве визуальных моделей для быстрого прототипирования. Сейчас аддитивные технологии используются в дизайне, архитектуре, строительстве, палеонтологии, даже аэрокосмической области и медицине: с их помощью можно изготовить и деталь для ракеты, и слуховой аппарат, и даже человеческий орган.
Объем мирового рынка аддитивных технологий
к 2020 году достиг 12 млрд долл. США
Виды аддитивного производства
По сути, все методы аддитивного производства похожи: при помощи компьютерной программы создается 3D-модель объекта, которая сохраняется в специальном формате STL. Этот файл загружается в программу 3D-принтера, которая преобразует модель в G-код – инструкцию, по которой машина будет придавать форму каждому слою. Код загружается в принтер, и начинается печать. Все тонкости связаны с производством изделий из разных материалов, для чего разработаны несколько видов технологий.
- FDM (Fused deposition modeling)Моделирование методом наплавления, самый распространенный способ: каждый новый слой формируется из расплавленной пластиковой нити, которая пропускается через экструдер (устройство, придающее ему форму) и после этого отверждается лазером.
- SLM (Selective laser melting)Наиболее распространенный метод изготовления металлических изделий – селективное лазерное сплавление металлических порошков. Материал тонким слоем распределяется по специальной платформе, и по ней начинает перемещаться лазерный луч, который нагревает определенные точки. Они соединяются и образуют первую плоскость объекта. Платформа чуть опускается, и все начинается снова. Изделия, которые получаются в результате, превосходят по своим характеристикам аналоги, изготовленные с помощью литейного и прокатного производства.
- SLS (Selective laser sintering)Селективное лазерное спекание полимерных порошков. Позволяет получать крупные и сложные изделия с различными физическими свойствами (повышенная гибкость, термостойкость и т.д). На подложке формируется равномерный слой порошка, который затем плавится при помощи лазерного излучения.
- SLA (Stereolithograph)Лазерная стереолитография – отверждение жидкого фотополимерного материала под действием лазера. Внутри принтера находится ванна с жидким фотополимером – пластмассой или смолой (акриловой, эпоксидной и т.п.), и по ее поверхности движется лазерный луч. Там, где луч касается фотополимера, он отвердевает. После каждого затвердевания платформа чуть глубже погружается в ванну, и так объект печатается послойно.
- DMD (Direct Metal Deposition)Прямое осаждение материала в ту точку, куда подводится энергия. Позволяет создавать и ремонтировать крупные изделия из нескольких видов сплавов. Лазерный луч направляется на заготовку из инструментальной стали для образования зоны расплавленного металла. Металлический порошок тонкой струей впрыскивается в область расплава для увеличения ее объема. Луч лазера, управляемый компьютером, перемещается в соответствии с геометрией детали и послойно выращивает деталь.
Преимущества аддитивных технологий
- снижение расхода материала, поскольку 3D-печать не оставляет отходов: для производства нужно ровно столько материала, сколько задано компьютерной моделью;
- повышение качества: благодаря послойному изготовлению не требуются лишние соединительные узлы и элементы, что делает изделия более прочными и износостойкими;
- высокая скорость производства: фактически оно включает только три стадии (3D-модель, аддитивный процесс и сборка) – при традиционном производстве изделие проходит стадии чертежа, разработки технологии, технологической оснастки, литейного производства, механической обработки, сборки;
- снижение затрат: расходов на содержание склада, оборудование, логистику (компьютерные модели деталей можно передавать через Интернет на производственную площадку в любую точку земного шара);
- снижение веса изделия, что особенно важно для авиационной и космической промышленности: при сохранении прочности детали могут быть легче традиционных на 40–50%;
- возможность мелкосерийного и штучного производства;
- быстрая реализация проектов.
Эра 3D-печати начиналась с экспериментов над пластиковыми прототипами, а сегодня аддитивное производство становится основой промышленной революции. Активнее всего оно внедряется в авиакосмическую и автомобильную отрасли, в том числе московскими компаниями.
