Технология 3D-печати и оборудование для производства материалов

Технология 3D-печати, зародившаяся в 1990-х годах, благодаря своему особому принципу формирования послойного напыления, позволяющему быстро и комплексно формовать сложные структурные детали, считается революционной технологией в области производства. 3D-печать в академических кругах известна как быстрое производство прототипов (RPM). Техническое подразделение производственного процесса называется аддитивным производством (АП).

Принцип 3D-печати

3D-печать - это своего рода технология быстрого прототипирования, это файл цифровой модели, основанный на использовании порошкового металла или пластика и других клеящих материалов, путем послойной печати для построения объектной технологии, ее основным принципом является дискретность. - принцип накопления. Путь, ограничение и способ накопления получаются дискретно, а материал «накладывается», образуя трехмерную сущность посредством накопления. Во-первых, 3D-модель получается в системе программного обеспечения САПР или данные поверхности детали измеряются измерительным инструментом и преобразуются в 3D-модель. Во-вторых, модель САПР обрабатывается, модель САПР дискретизируется в определенном направлении (обычно по оси Z), а плоские срезы расслаиваются. Затем дискретная информация о расслоении объединяется с информацией о параметрах процесса формования для преобразования кода числового управления формовочной машины, и специальная CAM-система формирует трехмерную твердую деталь для регулярного и точного контроля материала.

Приготовление металлического порошка для 3D-печати

В связи с высокими требованиями к технологии 3D-печати металлом для металлических порошковых материалов необходимо обеспечить условия хорошей сферичности, узкого гранулометрического состава, низкого содержания кислорода и высокой чистоты, поэтому также выдвигается оборудование для производства порошковых материалов. более высокие требования. Существует в основном три вида технологии приготовления металлического порошка для 3D-печати: настоящее оборудование для распыления порошка воздухом, оборудование для плазменного распыления порошка и оборудование для радиочастотного плазменного нодулирования.

Среди них оборудование для производства распыляющего порошка Hunan Tianji True Air использует базовую технологию эффективного [сверхзвукового газового распылителя с плотным соединением], которая повышает степень квалификации порошка, снижает потребление воздуха и снижает производственные затраты. В то же время он оснащен онлайн-системой определения содержания кислорода для уменьшения приращения кислорода, что является острым инструментом для производства сферических порошков с помощью 3D-печати.

3D-печать, также известная как аддитивное производство, — это общий термин, охватывающий несколько различных процессов 3D-печати. Эти технологии совершенно разные, но ключевые процессы одни и те же. Например, вся 3D-печать начинается с цифровой модели, потому что технология по своей природе цифровая. Деталь или продукт изначально спроектированы с использованием программного обеспечения для автоматизированного проектирования (САПР) или электронного файла, полученного из цифровой библиотеки деталей. Затем файл проекта разбивается на фрагменты или слои для 3D-печати с помощью специального программного обеспечения для подготовки сборки, генерируя инструкции по пути, которым должен следовать 3D-принтер. Далее вы узнаете различия между этими технологиями и типичным использованием каждой из них.

Типы аддитивного производства можно разделить в зависимости от продуктов, которые они производят, или типов материалов, которые они используют. Международная организация по стандартизации (ISO) классифицирует их на семь общих типов (но эти семь категорий 3D-печати также с трудом могут охватить растущий спрос на 3D-печать). количество подтипов технологий и гибридных технологий).

● Экструзия материала

● Восстановительная полимеризация

● Сварка в порошковом слое

● Впрыск материала

● Клей-спрей

● Направленное энерговыделение

● Ламинирование листов

Классификация 3D-печати

Стереолитография (SLA) , также известная как стереолитография, основана на принципе фотополимеризации жидких светочувствительных смол, то есть жидкий материал быстро фотополимеризуется под воздействием ультрафиолетового света определенной длины волны и интенсивности, и материал превращается из жидкости в твердое вещество. Резервуар для жидкости заполнен жидкой светочувствительной смолой, и лазерный луч можно сканировать на поверхности жидкости под действием отклоняющего зеркала, а жидкость отверждается при сканировании светового пятна. Когда слой сканирования завершен, неосвещенная область все еще представляет собой жидкую смолу. Подъемная платформа опускает платформу вниз, образовавшийся слой покрывается слоем смолы, а скребок выравнивает жидкую поверхность смолы с большой вязкостью, а затем сканирует следующий слой. Вновь отвержденный слой прочно приклеивается к предыдущему слою и так до тех пор, пока вся деталь не будет изготовлена ​​и не будет получена трехмерная твердотельная модель.

Технология многослойного твердого производства (LOM) заключается в формировании деталей путем лазерной резки и склеивания тонких материалов (например, бумаги с покрытием на обратной стороне), что также известно как производство ламинированных твердых тел. Процесс заключается в том, чтобы сначала склеить бумагу, покрытую термоплавким клеем, с помощью скрепленного под давлением нагревательного ролика, в это время расположенного над лазером в соответствии с данными, полученными с помощью многослойной модели CAD, разрезать слой бумаги на внутренний и внешний контур. детали, а затем сверху накладывается новый слой бумаги, скрепленный устройством горячего прессования, снова разрезается лазером. Этот метод характеризуется высокой скоростью формования и низкой стоимостью.

Селективное лазерное спекание (SLS) выборочно нагревает легкоплавкие или неметаллические порошки (такие как парафин, пластик, смоляной песок, нейлон и т. д.) слой за слоем лазерным лучом для достижения температуры спекания и спекания с получением формы. Когда первый слой спекания завершен, верстак снижает высоту следующего слоя, распределяет порошок следующего слоя, а затем сканирует второй слой, вновь спеченный слой прочно связывается с предыдущим слоем и так далее. и, наконец, спеченный трехмерный объект, соответствующий модели САПР.

Основной принцип FDM заключается в управлении движением нагревательного сопла в плоскости XY и направлении Z в соответствии с данными профиля поперечного сечения. Материал проволоки (например, пластиковая проволока, парафиновая проволока и т. д.) подается в сопло с помощью механизма подачи проволоки, нагревается и плавится в сопле, а затем избирательно наносится на рабочий стол, быстро охлаждается с образованием слоя поперечного сечения. -Контур сечения, наложение слоев на слои и, наконец, быстрый прототип. Принцип процесса формования можно использовать для изготовления восковых форм для точного литья и охватывающих форм для литья. Это эффективный путь развития микромеханического производства.

Возможности и проблемы

В настоящее время индустрия 3D-печати сосредоточена на аэрокосмической, автомобильной, медицинской технике и других областях, при этом масштабы постоянно расширяются, а технический уровень постоянно улучшается. Соответствующая политическая поддержка, включая большой объем инвестиций в исследования и разработки, инновационные гранты и преференциальную политику, способствовала развитию отрасли. В то же время индустрия 3D-печати сталкивается со многими проблемами, такими как материальные, механические ограничения и затраты. Индустрия аддитивного производства находится на стыке инноваций и экономических преобразований, и будущее полно проблем и возможностей.