МД (1194692), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Принтеры ProJet используют ассортимент материалов марки VisiJet, включающий всебя воски и фотополимерные смолы с различными механическими свойствами. Так, VisiJet DentCast используется в качестве отливочного воска в стоматологии, VisiJet X служит в качестве альтернативы популярному ABS-пластику,VisiJet Crystal применяется для создания высокоточных литейных мастермоделей и т.д [39].Технология MJM используется в различных отраслях, требующих созданиявысокоточных прототипов и готовых изделий. Среди областей примененияможно назвать стоматологию, ювелирное дело, промышленный и архитектурный дизайн, разработку электронных компонентов и пр.1.3.3 Цветная струйная печать (CJP)Цветная струйная печать (CJP) – разновидность струйной трехмерной печати (3DP), фирменная технология компании 3D Systems (рисунок 17).Как и в случае с трехмерной струйной печатью (3DP), технология CJP подразумевает нанесение тонких слоев порошкообразных расходных материалов, споследующим выборочным нанесением связующего полимера.
Отличительной30особенностью технологии является использование разноцветных связующихэлементов, что позволяет создавать комплексные цветные 3D-моделиРисунок 17 – Профессиональный CJP принтер 3D Systems ProJet 660Неизрасходованные материалы не удаляются из рабочей камеры во времяпроцесса, а служат в качестве опоры для последующих слоев, что позволяет создавать объекты высокой геометрической сложности. Тем не менее, по завершении цикла печати остаточный порошок может быть собран и использованзаново.В качестве расходных материалов используются пластики с разнообразными механическими свойствами, имитирующими резину, ударопрочные термопластики и другие материалы.Например, CJP принтеры компании 3D Systems используют материалыVisiJet PXL с пропиткой материалом ColorBond (для упрочнения цветных моделей), StrengthMax (высокопрочная пропитка для функциональных моделей)или Salt Water Cure (экологичная пропитка, позволяющая повышать прочностьповерхностных слоев).В мультфильме ParaNorman использовались куклы, изготовленные с помощью цветной струйной печати (CJP).
Технология цветной струйной печати(CJP) применяется в основном для прототипирования изделий сложной геометрической формы и цветовой гаммы, а также для производства мелкосерийныхпартий готовых изделий. Метод применяется в медицине, промышленном дизайне, образовании, архитектурном дизайне и даже в кукольной мультипликации.31Ввиду относительно высокой стоимости CJP принтеров, данная технологияпока не получила широкого бытового распространения и используется в основном в профессиональной среде. В то же время, технология CJP гораздо болеедоступна, чем использование таких высокоточных методов быстрого прототипирования, как выборочное лазерное спекание (SLS), и более универсальна вотношении создания цветных моделей, чем лазерная стереолитография (SLA).1.3.4 Струйная трехмерная печать (3DP)Струйная трехмерная печать (3DP) – один из старейших методов аддитивного производства.
Эта технология была разработана в Массачусетском технологическом институте (MIT) в 1993 году. Технология получила коммерческоераспространение в 1995 году с помощью компании Z Corporation, приобретенной корпорацией 3D Systems в 2012 году (рисунок 18).Рисунок 18 – 3DP принтер ExOne M-Flex, печатающий пластиками, песчаными смесямии металлическими порошкамиКак и другие технологии аддитивного производства, струйная трехмернаяпечать подразумевает послойное построение физических объектов на основецифровой трехмерной модели. В качестве расходных материалов используютсявсевозможные порошки, наносимые последовательными тонкими слоями. Контуры модели вычерчиваются печатной головкой, наносящей связующий мате32риал. Таким образом, частицы каждого нового слоя склеиваются между собой ис предыдущими слоями до образования готовой трехмерной модели.Оригинальные устройства использовали в качестве расходного материалагипс, что обуславливает обиходное название технологии – «гипсовая трехмерная печать».
Печатные головки экструдировали воду, склеивающую материал.Со временем технология прогрессировала и теперь включает возможность добавки различных агентов: красителей, уплотнителей и пр.В настоящее время помимо гипса используются самые разные материалы,включая пластики, песчаные смеси и даже металлы.
Технология способна создавать трехмерные модели из любого порошкового материала, а добавлениекрасителей в связующий материал позволяет осуществлять цветную печать.Практичность же моделей зависит от последующей обработки. Например,изделия, созданные из металлического порошка, будут обладать видом, схожимс необработанными металлическими изделиями. С другой стороны, их прочность будет напрямую зависеть от связующего материала и, как правило, будетневысока. Для улучшения механических свойств можно прибегнуть к обжигу спомощью гончарных печей.
Во избежание деформации моделей обжиг, какправило, подразумевает не спекание, а выплавку изначального связующего материала с пропиткой более твердой субстанцией. Например, возможна выплавка или выжигание связующих пластиков с одновременной пропиткой стальноймодели медью или бронзой [40].Готовые изделия будут обладать высокой долговечностью, но их механические характеристики все равно не будут достаточными для применения в качестве функциональных прототипов деталей механизмов.
Как правило, модели,изготовленные по технологии 3DP, используются в качестве сувениров, украшений или макетов – любых моделей высокой геометрической сложности, неподверженных высоким механическим нагрузкам.Наряду с высокой универсальностью в плане используемых материалов, метод 3DP отличается отсутствием необходимости печати опорных структур. Та33кие популярные методы, как FDM или SLA требуют постройки дополнительных элементов, называемых «опорами» или «поддержками» для стабилизациинавесных элементов печатаемых моделей. В противном случае существует реальная возможность провисания слоев и деформации моделей, а в крайних случаях печать вообще невозможна ввиду отсутствия необходимой опорной поверхности. В случае с 3DP необходимость создания опорных структур отпадает, так как каждый слой порошка служит естественной опорой для следующегослоя.
Стоить отметить и экономичность технологии: остаточный порошок может быть собран из рабочей камеры по завершении печати и использован в следующем производственном цикле.Технология 3DP пользуется широкой популярностью и применяется в самых различных отраслях, зачастую теряя свое оригинальное обозначение. Так,в сфере биопечати используется вариант технологии, известный как «капельная/струйная печать» или DOD (Drop on Demand).
Этот метод применяется дляпослойного нанесения живых клеток с целью построения органических тканей.Одним из наиболее ярких методов применения 3DP стало создание кондитерских принтеров ChefJet, строящих трехмерные съедобные модели из сахаросодержащих продуктов, склеивая частицы материала водой, наподобие оригинальных «гипсовых» принтеров.1.3.5 Выборочное лазерное спекание (SLS)Выборочное лазерное спекание (SLS) – метод аддитивного производства,используемый для создания функциональных прототипов и мелких партий готовых изделий (рисунок 19). Технология основана на последовательном спекании слоев порошкового материала с помощью лазеров высокой мощности.
SLSзачастую ошибочно принимают за схожий процесс, называемый выборочнойлазерной плавкой (SLM). Разница заключается в том, что SLS обеспечиваетлишь частичную плавку, необходимую для спекания материала, в то время каквыборочная лазерная плавка подразумевает полную плавку, необходимую дляпостроения монолитных моделей.34Рисунок 19 – Принцип работы SLS принтеровТехнология (SLS) подразумевает использование одного или нескольких лазеров (как правило, углекислотных) для спекания частиц порошкообразногоматериала до образования трехмерного физического объекта.
В качестве расходных материалов используются пластики, металлы керамика или стекло.Спекание производится за счет вычерчивания контуров, заложенных в цифровой модели (т.н. «сканирования») с помощью одного или нескольких лазеров.По завершении сканирования рабочая платформа опускается, и наносится новый слой материала. Процесс повторяется до образования полной модели.Так как плотность изделия зависит не от продолжительности облучения, аот максимальной энергии лазера, в основном используются пульсирующие излучатели. Перед началом печати расходный материал подогревается до температуры чуть ниже точки плавления, чтобы облегчить процесс спекания.В отличие от таких методов аддитивного производства, как Стереолитография (SLA) или моделирования методом послойного наплавления (FDM), SLS нетребует построения опорных структур.
Навесные части модели поддерживаются неизрасходованным материалом. Такой подход позволяет добиться практически неограниченной геометрической сложности изготовляемых моделей.Некоторые SLS устройства используют однородный порошок, производимый с помощью барабанно-шаровых мельниц, но в большинстве случаев ис35пользуются композитные гранулы с тугоплавким ядром и оболочкой из материала с пониженной температурой плавления.В сравнении с другими методами аддитивного производства, SLS отличается высокой универсальностью в плане выбора расходных материалов.
Сюдавходят различные полимеры (например, нейлон или полистирол), металлы исплавы (сталь, титан, драгоценные металлы, кобальт-хромовые сплавы и др.), атакже композиты и песчаные смеси.Технология SLS получила широкое распространение по всему миру благодаря способности производить функциональные детали сложной геометрической формы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
