<img height="1" width="1" src="https://www.facebook.com/tr?id=131233314138923&amp;ev=PageView &amp;noscript=1 <https://www.facebook.com/tr?id=131233314138923&amp;ev=PageView%20&amp;noscript=1> <https://www.facebook.com/tr?id=131233314138923&amp;ev=PageView%20&amp;noscript=1%20 %3chttps://www.facebook.com/tr?id=131233314138923&amp;ev=PageView%20&amp;noscript=1% 3e%20> ">

Последние статьи

Выберите тему:
Артем Згонников
Автор:
05 июня 2017

Возможности 3D-технологий

Аддитивные технологии (англ. Additive Fabrication, AF, от add – добавлять) – обобщенный термин, описывающий процесс изготовления изделия на основе CAD-модели путем послойного добавления материала. Создание (или, иначе говоря, выращивание) детали происходит за счет последовательного формирования слоев материала, их фиксации или отверждения и соединения между собой.

Использование 3D-принтеров и 3D-сканеров открыло уникальные возможности воспроизведения сложнейших пространственных форм, объектов, инженерных конструкций и механизмов во многих областях науки и производства, например, в аэрокосмической, автомобильной, нефтегазовой промышленности, машиностроении, металлообработке, медицине, ювелирном деле

Современные аддитивные технологии | Примеры применения 3D-технологий в различных сферах | 3D-сканирование | Топологическая оптимизация

Современные аддитивные технологии

3D-технологии ведут свою историю с 1986 года, когда была запатентовала первая коммерческая стереолитографическая машина (SLA), разработанная в компании 3D Systems. До середины 1990-х основной сферой их применения были НИОКР для оборонной промышленности. Когда началось производство лазерных 3D-принтеров, они стоили чрезвычайно дорого, к тому же существовало довольно мало модельных материалов. С развитием систем автоматизированного проектирования был достигнут невероятный прогресс и в технологиях 3D-печати, и сегодня, в 2017 году, практически нет такой сферы материального производства, где бы активно не использовались аддитивные машины.

К современным методам аддитивного производства относятся:

Примеры применения 3D-технологий в различных сферах

Такие детали, как колпачки-уплотнители для электрических разветвителей традиционно производятся на литьевых машинах с пресс-формами. При необходимой для формования температуре в 30°С во время производства пресс-формы нагреваются до 70°С, что требует дополнительных затрат времени для остывания пресс-формы, из-за чего производственный цикл составляет 20,8 с. Для сокращения этого периода были разработаны и изготовлены вставки в пресс-формы с внутренними каналами охлаждения. С этой целью использовалась технология селективного лазерного плавления.

Профили каналов охлаждения и финальная форма

Рисунок 1. Профили каналов охлаждения и финальная форма

Испытания показали, что при использовании таких пресс-форм производственный цикл сокращается более чем в два раза, и составляет 9,4 с.

График падения температуры с 69°С до 29°С по времени

Рисунок 2. График падения температуры с 69°С до 29°С по времени

Еще одним примером может служить литье по выплавляемым и выжигаемым мастер-моделям. Необходимо понимать, что, благодаря отсутствию газов сгорания, влияющих на усадку формы, литье по выплавляемым моделям является более высокоточным. Такое литье востребовано в медицине и в ювелирной отрасли. В то же время, выжигаемые беззольные фотополимеры намного дешевле, чем литейный воск, что делает их более доступными и привлекательными.

Применение 3D-технологий не ограничивается только лишь промышленностью. Одним из самых распространенных примеров может служить изготовление медицинских элайнеров. Элайнер – прозрачная каппа для исправления прикуса. Традиционно для выравнивания зубов применяют брекеты. Несмотря на постоянное совершенствование брекет-систем, при лечении пациенту приходится жертвовать комфортом и эстетической составляющей. Но, к счастью, до 80% случаев неправильного прикуса у человека могут быть исправлены съемными прозрачными каппами.

Элайнер напечатанный на стереолитографической машине

Рисунок 3. Элайнер, напечатанный на стереолитографической машине

До появления цифрового моделирования и изготовления прототипов по цифровым моделям создание элайнеров было довольно трудной задачей. Для их формования на вакуум-формере нужно было создать матрицу-челюсть, обеспечивающую перемещение зубов не более чем на 0,25 мм на каждом этапе лечения. Ранее эта задача решалась с помощью динамической модели, на которой раздвигать зубы приходилось с помощью винтов, что накладывало неизбежные риски, связанные с человеческим фактором и старением механизмов модели. Сегодня мы можем отсканировать силиконовый оттиск или гипсовый слепок челюсти пациента, затем в цифровом виде смоделировать все этапы лечения, добавить томографию для учета движения корней в кости (современное медицинское ПО позволяет загружать файлы в формате DICOM), а потом на стереолитографической машине изготовить матрицу-челюсть, на которую при помощи вакуум-формера изготавливается сам элайнер.

New call-to-action

3D-сканирование

Сегодня к 3D-технологиям относят не только послойное производство, но и перенос физической модели в цифровой вид, то есть 3D-сканирование. Сферы применения 3D-сканеров так же разнообразны, как печать. От быстрого и высокоточного (до 5 мегапикселей) сканирования малых объектов для медицины и ювелирной промышленности до получения сканов объектов размером до 140 м. Традиционными областями применения 3D-сканирования считаются реверс-инжиниринг и метрология.

В рамках реверс-инжиниринга применение сканеров необходимо для перевода физической модели в цифровой вид с целью создания управляющих программ для постобработки или восстановления сломанного изделия или детали, либо с целью восстановления конструкторской документации.

В метрологии полученную цифровую модель сравнивают с эталонной. Целью такого сравнения может быть контроль геометрии для отбраковки изделия при производстве или оценка изменений после нагрузок в процессе эксплуатации.

Представленные примеры показывают, как 3D-технологии активно интегрируются в современное производство, обладая рядом технических преимуществ, но можно еще рассмотреть применение в другой плоскости – экономической. Представьте конвейер по производству крупносерийной продукции. Зачастую простой такой конвейерной линии обходится в сумму от 5000 до 20000 долларов в час. Вероятность и время простоя линии напрямую зависит от количества сложных сборных деталей с множеством прокладок, резинок и прочих расходных элементов. Одним из возможных решений этой задачи могло бы быть применение 3D-принтеров, на которых можно либо оперативно изготовить необходимые детали по цифровым моделям из каталога самых часто заменяемых узлов, либо даже решить задачу замены сложных составных (менее надежных) деталей на цельносозданные (более надежные).

Топологическая оптимизация

Для максимально полного использования возможностей интенсивно развивающихся аддитивных технологий необходимо применять новые подходы к проектированию деталей, один из которых основан на принципах топологической оптимизацииЕсть несколько определений термина, и сформулировать его можно так: топологическая оптимизация – процесс изменения конструктивных элементов с целью снижения массогабаритных характеристик и улучшения функциональных особенностей без снижения прочности и долговечности изделия.

Описываемый подход имеет особо важное значение для аэрокосмической отрасли. Во-первых, экономятся дорогостоящие материалы, во-вторых, снижение массы и увеличение прочности позволяют существенно увеличить грузоподъемность.

Подводя итог, можно сказать, что при современной скорости научно-технического прогресса, с одной стороны, будет появляться все больше и больше отраслей, где применение аддитивных технологий будет оптимальным, а с другой стороны, они сами станут менее затратными и более совершенными, и, таким образом, будет расширяться сфера их применения. 

Команда компании iQB Technologies, включающая высококвалифицированных экспертов, инженеров и технологов, разработает и внедрит уникальные 3D-решения для вашего промышленного предприятия, исследовательского центра, а также проектов малого и среднего бизнеса.

Позвоните нам прямо сейчас: +7 (495) 272-81-50  

CTA-template.jpg

Читайте также:

Эксперты 3D-индустрии подводят итоги года

 

22 декабря 2017

Как руководителю предприятия оценить эффективность внедрения 3D-технологий

 

20 декабря 2017

Как 3D-технологии повлияют на нас в будущем?

 

22 ноября 2017

6 технологий 3D-печати, которые увеличат конкурентоспособность вашего предприятия

 

13 ноября 2017

6 основных материалов для 3D-печати

 

03 ноября 2017

8 передовых программных продуктов для 3D-сканирования и 3D-печати

 

23 октября 2017

Подписка на блог

New Call-to-action

Поиск по блогу

Получите консультацию 3D-экспертов

Популярные темы

New Call-to-action

Комментарии: