Краткий гид по выбору технологии промышленной 3D‑печати

Аддитивные технологии призваны ускорить и облегчить процессы разработки и производства продукта, являясь надежным подспорьем традиционных способов, а иногда и приходя им на замену. Разработки передовых материалов, включая пластики, металлы и керамику, позволяют достигать всё новых высот в 3D‑печати инновационных изделий с улучшенными характеристиками, в первую очередь в наукоемких отраслях промышленности.

Среди главных преимуществ аддитивных технологий – высокая точность и детализация, возможность создания сложных форм, сокращение сроков выполнения проектов и производственных издержек.

Каждый из методов печати имеет свои особенности и служит определенным задачам, удовлетворяя самые разные потребности пользователей – от создания прототипов до мелко- и среднесерийного производства.

Рассмотрим возможности, плюсы и ограничения основных технологий 3D‑печати с использованием полимеров, металлов и воска. Статья также поможет вам решить, приобретать 3D‑принтеры для своего предприятия или передавать заказы на аутсорс.

Когда выгодно заказать услуги 3D‑печати

Покупка оборудования (а многие 3D‑принтеры весьма дороги) – это капитальные затраты, которые оправданы при регулярном использовании. Обращение к подрядчику для выполнения услуг аддитивного производства может быть экономически более выгодным вариантом, чем приобретение системы 3D‑печати. Давайте посмотрим, в каких ситуациях это будет рентабельно.

1. Мне много не надо

Если вам не требуется аддитивное производство в больших объемах (например, нужно напечатать несколько прототипов, единичные изделия или мелкую серию), заказ услуги 3D‑печати позволит избежать значительных затрат на покупку и обслуживание оборудования. В этом случае стоимость печати будет гораздо ниже, чем амортизация и эксплуатация собственного принтера.

2. Хочу попробовать

Решили внедрить 3D‑печать в своей организации, присматриваетесь к аддитивным установкам, и вас страшит мучительный выбор? Пробное изготовление образцов поможет вам оценить реальные возможности того или иного метода и ознакомиться с технологическим процессом еще до покупки оборудования.

3. Как объять необъятное?

Как известно, универсальных 3D‑принтеров не существует. Если ваши задачи решаются с использованием разных аддитивных процессов (а значит, разного оборудования и расходных материалов), а бюджет ограничен, обращайтесь в центр быстрого прототипирования: так вы сможете гибко выбирать нужную технологию в зависимости от требований проекта.

4. Мне не хватает знаний

Для эффективного использования 3D‑принтеров требуются определенные навыки и опыт в настройке и эксплуатации оборудования, а также знание программного обеспечения для моделирования и подготовки файлов. Если таких специалистов у вас нет, заказ профессиональных услуг избавит от необходимости вкладывать средства в поиск и обучение персонала.

5. Сроки горят

Провайдеры услуг 3D‑печати располагают современным промышленным оборудованием и ПО и могут оперативно вносить изменения в проект. Если требуется срочная печать или модификация конструкции, подрядчик поможет сэкономить время, которое у вас могло бы уйти на подготовку модели к печати и на настройку и эксплуатацию собственного оборудования.

Итак, если ваша задача – это создание прототипов, единичных кастомизированных изделий или небольших серий продукции, заказ услуг 3D‑печати будет гораздо более экономичным и гибким решением, чем покупка принтера.

---

Обращайтесь в экспертный центр 3D‑решений TWIZE! Расскажите о своих производственных проблемах, опишите задачи, а мы найдем выгодное и оперативное решение средствами 3D‑печати. К вашим услугам – высокоэффективное оборудование и опытные специалисты.

---

Обзор основных аддитивных технологий для промышленности и бизнеса

SLA – лазерная стереолитография

Принцип работы: модели послойно выращиваются из жидкого фотополимера, который засвечивается и затвердевает под действием лазерного луча

Расходные материалы: фотополимерные смолы с различными свойствами (гибкие, термостойкие, прозрачные, аналоги ABS и т.д.)

Ключевые особенности:

1. идеальное качество поверхности

2. несложная постобработка

3. возможность печати как миниатюрных объектов с высокой детализацией, так и крупногабаритных изделий

4. отличный вариант, когда в приоритете точность печати и не требуется особая прочность и долговечность

5. модели чувствительны к длительному воздействию ультрафиолета 

Примеры изделий:

• наглядные/функциональные прототипы

• конечные изделия (корпуса приборов, кронштейны, автокомпоненты, сувениры и т.п.)

• макеты

• выжигаемые мастер-модели

• оснастка

Посмотреть все примеры 

FDM – моделирование методом послойного наплавления

Принцип работы: послойная экструзия расплавленного пластикового материала. Экструдер перемещается снизу вверх по осям X и Y, по оси Z движется рабочая платформа

Расходные материалы: различные термопласты и композиты – от базовых (PLA, PETG, ABS) до высокоэффективных инженерных (PEEK, PEI). Материалы поставляются в виде намотанных на катушки нитей (филаментов) или гранул (такая технология носит название Fused Granular Fabrication – FGF)

Ключевые особенности:

1. самая бюджетная технология по затратам на оборудование и расходные материалы

2. большой выбор материалов, в том числе с высокими механическими характеристиками

3. высокая скорость печати

4. простота эксплуатации оборудования

5. наибольшая среди всех аддитивных технологий степень шероховатости поверхности (требуется постобработка)

6. повышенная чувствительность к перепадам температур

Примеры изделий:

• наглядные/функциональные прототипы

• макеты

• функциональные изделия (прочные и износостойкие детали и комплектующие в машиностроении, автомобилестроении и других отраслях, декоративные объекты)

• оснастка

SLS – селективное лазерное спекание

Принцип работы: точечное спекание пластиковых порошков с разными компонентами лазерным лучом

Расходные материалы: полиамид, полистирол и другие пластики в виде порошка

Ключевые особенности:

1. прочность и долговечность напечатанных моделей

2. возможность создавать изделия сложнейших форм и фактур

3. высокая производительность принтеров

4. мелкосерийное производство

5. отсутствие поддержек (отсюда – экономия материала)

6. требуется постобработка из‑за шероховатой/пористой структуры моделей

Примеры изделий:

• функциональные прототипы

• элементы в инженерии и строительстве (шланги труб, прокладки, изоляционные шайбы)

• детали силовых установок

• литейные модели

MJP – многоструйная печать

Принцип работы: послойное построение моделей из воскового материала (также есть разновидность этой технологии с использованием фотополимерных смол)

Расходные материалы: экологически безопасный бесконтактный растворимый воск

Ключевые особенности:

1. исключительная детализация и точность построения

2. высокая производительность

3. разнообразие модельных материалов

4. простота эксплуатации аддитивных установок

5. модели хрупки и уязвимы к солнечному свету

6. высокая стоимость расходных материалов

Примеры изделий:

мастер-модели для литья по выплавляемым моделям для производства

• промышленных компонентов для автомобильной и авиакосмической индустрии, машиностроения и приборостроения

• запчастей

• ювелирных украшений

• стоматологических изделий

• сувениров

SLM – селективное лазерное плавление

Принцип работы: выборочное послойное расплавление металлического порошка под действием мощного лазерного излучения

Расходные материалы: нержавеющие, инструментальные, жароупорные, титановые и алюминиевые сплавы, медицинские кобальт-хром и титан, и др.

Ключевые особенности:

1. создание сложных инновационных деталей, которые трудоемко или невозможно получить традиционными методами

2. высокая точность, плотность и повторяемость изделий

3. оптимизация геометрии для снижения веса и сокращения числа единиц в сборке  

4. получаемые изделия по своим механическим характеристикам сравнимы с литыми

5. большие первоначальные инвестиции (самая дорогая аддитивная технология)

6. особые требования к помещению и условиям эксплуатации

Примеры изделий:

• функциональные детали для разнообразных агрегатов и узлов

• цельнометаллические изделия, которые в традиционном производстве собираются из нескольких элементов

• формообразующие элементы пресс-форм с каналами конформного охлаждения

• индивидуальные протезы, имплантаты и другие приспособления в стоматологии и медицине

• технические прототипы для отработки конструкции изделий

Надеемся, этот небольшой материал станет руководством к действию при выборе аддитивной технологии, которая позволит вам оптимизировать производство и выпускать более конкурентоспособные продукты в более короткие сроки.