Сейчас многие специалисты говорят о 3D-технологии печати различными материалами, появляется много компаний, которые предлагают оборудование и технологии, но все это еще в начале своего Великого пути, и все-же, иногда появляются интересные решения, которые мы можем внедрить в ваш бизнес.
Печать на принтере происходит следующим образом: для начала, с помощью бесконтактного 3D-сканера на компьютере создается образец 3D-модели. Данная модель сохраняется в формате STL-файла, а после этого, из созданной и доработанной модели формируется реальное изделие.

Процесс 3D-печати – это серия повторяющихся циклов нанесения слоев расходных материалов друг на друга до тех пор, пока не получится готовое изделие. Принцип работы 3D-принтера существенно отличается от работы обычных принтеров и плоттеров к которым мы привыкли, так как он печатает объемную информацию, которую мы можем не только созерцать, но и осязать.

Трехмерная печать - это будущая альтернатива для мелкосерийного производства и создания прототипов. Она используется в работе конструкторов и дизайнеров, уменьшая время разработки и расходы на создание прототипов, моделей будущих товаров и конструктивных деталей. Но главное достоинство 3D-принтеров, это его использование в сфере мелкосерийного производства. 3D-печать позволяет делать эксклюзивные ювелирные изделия, произведения искусства, сувенирную продукцию или создавать для себя различные мелочи, которые необходимы как дома, так и на производстве. Например, 3D-принтер может «починить» вашу машину. Необходимую деталь, любой сложности, можно напечатать, сэкономив время и деньги, которые могли бы быть потрачены на ее поиск, покупку и доставку.

На сегодняшний момент существует несколько технологий 3D-печати:

1. FDM (fused deposition modeling)

Принтеры, которые выдавливают какой-то материал слой за слоем, через сопло-дозатор или другими словами экструдирование.

К этой категории относятся различные кулинарные принтеры (используют глазурь, сыр, тесто) + медицинские принтеры, которые печатают “живыми чернилами” (когда какой-либо набор живых клеток помещается в специальный медицинский гель, результаты используется далее в биомедицине).

Технология Polyjet

Суть технологии: фотополимер маленькими дозами выстреливается из тонких сопел, как при струйной печати, и сразу полимеризуется на поверхности изготавливаемого изделия под воздействием УФ излучения. Важная особенность, отличающая PolyJet от стереолитографии, является возможность печати различными материалами.

Преимущества технологии:

  • толщина слоя до 16 микрон (клетка крови 10 микрон);
  • быстрая печать, так как жидкость можно наносить очень быстро.

Недостатки технологии:

  • печатает только с использованием фотополимера — узко-специализированный, дорогой пластик, как правило, чувствительный к УФ и достаточно хрупкий.

Применение:
промышленное прототипирование и медицина.

2. LENS (LASER ENGINEERED NET SHAPING)

Материал в форме порошка выдувается из сопла и попадает на сфокусированный луч лазера. Часть порошка пролетает мимо, а та часть, которая попадает в фокус лазера мгновенно спекается и слой за слоем формирует трехмерную деталь. Именно по такой технологии печатают стальные и титановые объекты.
Поскольку до появления этой технологии печатать можно было только объекты из пластика, к 3D печати особенно серьезно никто не относился, а эта технология, открыла двери для 3D печати в “большую” промышленность. Порошки различных материалов можно смешивать и получать таким образом сплавы, на лету.

Применение:
например, титановые лопатки для турбин с внутренними каналами охлаждения.

3. LOM (laminated object manufacturing)

Тонкие ламинированные листы материала вырезаются с помощью ножа или лазера и затем спекаются или склеиваются в трехмерный объект. Т.е. укладывается тонкий лист материала, который вырезается по контуру объекта, таким образом получается один слой, на него укладывается следующий лист и так далее. После этого все листы прессуются или спекаются.
Таким образом печатают 3D модели из бумаги, пластика или из алюминия. Для печати моделей из алюминия используется тонкая алюминиевая фольга, которая вырезается по контуру, слой за слоем, и затем спекается с помощью ультразвуковой вибрации.

4. SL (Stereolithography/Стереолитография)

Есть небольшая ванна с жидким полимером. Луч лазера проходит по поверхности, и в этом месте полимер под воздействием УФ полимеризуется. После того как один слой готов платформа с деталью опускается, жидкий полимер заполняет пустоту далее запекается следующий слой и так далее. Иногда происходит наоборот: платформа с деталью поднимается вверх, лазер соответственно расположен снизу…
После печати таким методом, требуется постобработка объекта — удаление лишнего материала и поддержки, иногда поверхность шлифуют. В зависимости от необходимых свойств конечного объекта модель запекают в так называемых ультрафиолетовых духовках.
Фотополимер зачастую бывает токсичным поэтому при работе с ним нужно пользоваться средствами защиты и респираторами.

Преимущества:
быстро и точно, точность до 10 микрон. Для спекания фотополимера достаточно лазера от Blu-ray проигрывателя, благодаря чему на рынке появляются дешевые при этом точные принтеры работающие по такой технологии.

5. LS (laser sintering)

Лазерное спекание. Похоже на SL, только вместо жидкого фотополимера используется порошок, который спекается лазером.

Преимущества:

  • менее вероятно, что деталь сломается в процессе печати, так как сам порошок выступает основой;
  • материалы в порошковой форме довольно легко найти в продаже в том числе это могут быть: бронза, сталь, нейлон, титан.

Недостатки:

  • поверхность получается пористая;
  • некоторые порошки взрывоопасны, поэтому должны храниться в камерах, заполненных азотом;
  • спекание происходит при высоких температурах, поэтому готовые детали долго остывают, в зависимости от размера и толщины слоев, некоторые предметы могут остывать до одного дня.

6. 3DP (three dimensional printing)

На материал в порошковой форме наносится клей, который связывает гранулы, затем поверх склеенного слоя наносится свежий слой порошка, и так далее. На выходе, как правило, получается материал sandstone (похожий по свойствам на гипс)

Преимущества:

  • так как используется клей, в него можно добавить краску и таким образом печатать цветные объекты;
  • технология энергоэффективная и относительно дешевая;
  • можно использовать в условиях дома или офиса;
  • можно печатать используя стеклянный порошок, костный порошок, переработанную резину, бронзу и даже древесные опилки. Используя похожую технологию можно печатать съедобные объекты, например из сахара или шоколадного порошка. Порошок склеивается специальным пищевым клеем, в клей может добавляться краситель и ароматизатор.

Недостатки:

  • на выходе получается достаточно грубая поверхность, с невысоким разрешение ~ 100 микрон;
  • материал нужно подвергать постобработке (запекать), чтобы придать ему необходимые свойства.

3D-технологии в стекольном производстве

В стекольном бизнес-направлении разработаны три основных способа создания стеклянных объектов с применением стандартной 3D-печати. Эти технологии открывает широкие возможности в применении новых материалов в 3D оборудовании. Технологии 3D печати из стекла дают возможность напечатать в 3D принтере практически всё, что угодно:

Прозрачные или полупрозрачных детали;

  • Витражи, стекло, очки, покрытия и футляры индикаторов и осветительных приборов
  • Визуализация потоков воды (водопад, река с порогами, шторм на море, мокрая поверхность и т.д.
  • Окрашивание
  • Медицинские области применения
  • Художественное и выставочное моделирование

1. Стекло для 3D печати может быть каким угодно - светонепроницаемым или полностью прозрачным, но его отличает одна общая характеристика: неорганическая форма (то есть отсутствие в его составе углерода). Одна из технологий представляет собой смешивание стеклянного порошка со специальным связующим составом, напоминающим по своим характеристикам яичный белок или эмаль, и последующее расположение полученной массы на специальной форме для обжига. Подобная методика берёт своё начало ещё в Древнем Египте, где, безусловно, не было 3D принтеров, зато имелись огромные глиняные печи для обжига керамики. Сегодня, древняя методика обрела новую жизнь.

2. Другая технология - это применение практически бесцветного материала, отличающегося проверенной стабильностью размеров, возможностью построения моделей со степенью детализации и имитации прозрачных пластиков.
C помощью этой технологии можно смешивать прозрачные и черные материалы, чтобы создавать художественные узоры, различные градации прозрачности и материалы со значениями твердости по Шору, близкими к обычным пластикам и полипропиленоподобным пластикам. В одной модели можно сочетать прозрачные и непрозрачные, эластичные материалы и применять их для создания очков, устройств, используемых в медицине, а также светонепроницаемых покрытий.

Очень интересным для нас является создание полупрозрачных витражей, которые теперь можно печатать, благодаря тому, что имеется возможность комбинировать различные цветные и прозрачные материалы.

3. Третий способ можно отнести к 3D-печати, но его часто называют рельефная печать, которую «можно пощупать»! Процесс наращивания рельефа – это объемная УФ печать, которая создается за счет слоя белых чернил, который печатается на материал первым. За один «проход» принтер может отпечатать рельеф высотой 1 мм. Соответственно, чтобы получить высоту 4 мм, нужно будет четыре раза отпечатать одно и тоже место, слоями один над другим. Наложение цвета на рельеф происходит еще одним «проходом» — финальным, тут важно попасть цветом в нанесенный ранее оттиск. На завершающей стадии процесса печати изображение покрывается лаком для лучшей устойчивости и глянцевого эффекта. Эта технология УФ печати широко применяется в изготовлении тактильно ощутимых изображений высокого качества: рекламной продукции, сувениров, наград, подарков, продукции со шрифтом Брайля и множества других видов. Изображение наносится практически на любую основу после предварительной обработки — обезжиривания, очистки от пыли, обработки специальными растворами для лучшей адгезии чернил.

 

3-d принтеры для стекла, оборудование для производства ламинированного стекла.

Более подробно с данными технологиями можно ознакомиться, связавшись с нашими специалистами, либо посетив наш офис.