Меню

3D-печать как инструмент производства

14.09.2016
Новости
Интересное
Комментариев: 0

Последние 10 лет в промышленности при разработке продукции наблюдается живой интерес к приложениям быстрого прототипирования. Расширяя этот интерес на такие новые технологии, как 3D-печать, крупное производство открывает перед собой новые перспективы, которые могут преобразить его будущее. Эти пути намечаются при практическом испытании технологий 3D-печати, которая становится стратегическим методом для все большего числа промышленных предприятий. Результаты некоторых из таких испытаний придают промышленности уверенность в необходимости привлечения 3D-печати в качестве инструмента быстрого прототипирования.

Возможности стабильной работы с металлами, композитами и высококачественными полимерами при использовании технологии послойного синтеза дает промышленности уникальную возможность сделать что-то новое в области производства. В частности, за последние 5 лет по разным причинам на ряде производств особое внимание привлекли армированные волокнами полимеры и полимеры, устойчивые к высоким и экстремальным температурам, такие как PEEK (Рис. А). Некоторые из причин проявляемого интереса имеют непосредственно связаны с экономией энергии, с созданием легких конструкций, с термомеханическими качествами, биосовместимостью, химической инертностью и электрическими свойствами. Поэтому в фокусе интереса промышленности к аддитивным технологиям находятся именно материалы.

Полимеры, бесспорно, — единственный класс материалов, которые легко обрабатывать при относительно низком расходе энергии. Они сочетаются с различными другими материалами и применяются в инженерных и технологических приложениях, предъявляющих самые разные требования. Следовательно, нужно активно изучать технологичность полимерных материалов при использовании послойных технологий.

3D-печать деталей по технологии наплавления нити (Fused filament fabrication — FFF) из различных полимерных материалов

Рисунок А. 3D-печать деталей по технологии наплавления нити (Fused filament fabrication — FFF) из различных полимерных материалов

В основе быстрого прототипирования лежит идея производства функциональных деталей за минимально возможное время. Предоставляя свободу в изготовлении деталей сложной геометрии, быстрое прототипирование открывает путь к внедрению в производство массовой кастомизации. Поскольку, по сравнению с традиционными методами производства, такими как литье под давлением (Рисунок В), критическим моментом остается удельное время изготовления детали, технология 3D-печати, вне всякого сомнения, по сути своей предназначена для малосерийного производства или для производства деталей исключительно сложных форм.
 

Сравнение рентабельности: Аддитивное и традиционное производство

Рисунок В. Сравнение рентабельности: Аддитивное и традиционное производство

Иными словами, теперь у нас есть рынок для предприятий, которые основываются на 3D-печати или аддитивных технологиях. Чтобы идти в ногу с требованиями к разработке инструментов, форм, штампов и опорных структур для практической инженерии, производители на рынке материалов расширяют свои портфолио, включая в них материалы для послойных технологий. Эти материалы более дорогие, чем, например, ABS, PLA или фотополимеры, традиционно использующиеся в 3D-печати для быстрого прототипирования. Эффективность этих материалов высока, но 3D-принтеры, которые могут вывести их на промышленный уровень, тоже заметно дороже, чем те, которые применяются для любительских задач или только для прототипирования.

Технологические требования к соответствующим материалам могут быть исключительно жесткими. Например, закрепившиеся в промышленности термопластики, такие как PEEK, непросты в обработке. Среди существующих технологий 3D-печати с PEEK могут работать только технологии наплавления нити (FFF) и селективного лазерного спекания (selective laser sintering – SLS). Эти методы весьма различны – при работе с материалом применяются разные физические эффекты, поэтому детали, напечатанные каждым из способов, будут различаться структурно, особенно на микроскопическом уровне, а значит, будут различаться и их механические свойства. Техническое или научное объяснение различия этих свойств нетривиально, однако его можно проследить по температурной нагрузке на PEEK во время лазерной обработки и во время расплавления и застывания при методе FFF. Подобные различия, особенно в свойствах конечных деталей, могут существенно повлиять на предпочтения рынка. 

3D-деталь из PEEK, напечатанная методом FFF

3D-деталь из PEEK, напечатанная методом FFF


Уменьшение сечения при растяжении, металлурги говорят – «образование шейки»
(пластическая деформация)

Прочность на растяжение образца из PEEK

 

Прочность на растяжение и деформацию деталей, изготовленных из PEEK по SLS и FFF.

Прочность на растяжение и деформацию деталей, изготовленных из PEEK по SLS и FFF.


Сегодня у нас есть доказательства того, что технология 3D-печати работает. С учетом этого факта, для технологии быстрого производства можно предсказать самое светлое будущее. Она хорошо вписывается в сюжет с экономными производственными линиями, короткими цепочками поставок, изменившейся логистикой и складированием. Технология быстрого производства, а также инструментарий, который ее поддерживает, вполне соответствуют научному направлению «производства по требованию», занимая достойное место в Индустрии 4.0.

Оригинал статьи: http://www.indmatec.com/en/indmatec-blog/3d-printing-as-a-manufacturing-tool

14.09.2016
Новости
Интересное
Комментариев: 0
Обсуждение
Имя
E-mail
Комментарий
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности
Комментарии
Пока нет комментариев
Бесплатное обучение Бесплатное обучение
Бесплатная доставка Бесплатная доставка
Сервисная служба Сервисная служба
Гарантия на все модели Гарантия на все модели
Любая форма оплаты Любая форма оплаты
Заказ в один клик