Technológia výroby obojstranných dosiek plošných spojov. Aditívne technológie - čo to je a kde sa používajú

Medzi technológiami, ktoré sa neustále objavujú v ľudskom živote vďaka úspechom vedeckého pokroku, sú tie, ktoré sa nazývajú "aditívne". Táto definícia pochádza z prevzatého slova „additivity“ alebo, presnejšie, z anglického výrazu „additive production“ (skrátene AF), čo sa doslovne prekladá ako „aditívna výroba“. Čo to teda je a ako tento druh môžu byť technológie pre dnešnú spoločnosť užitočné?

Esencia

Aditívne technológie sú odvetvím digitálneho priemyslu a sú metódou výroby produktov a rôznych produktov, pri ktorých sa vrstvy objektu vytvárajú pomocou počítačových zariadení na 3D tlač. Aké materiály ich napĺňajú? Väčšinou ide o vosk, kovové a sadrové prášky, polystyrén (bezfarebný a sklovitý polymér pripomínajúci plast), polyamidy (plasty), tekuté fotopolyméry (prírezy, ktoré tvrdnú vplyvom svetelných lúčov, najčastejšie ultrafialových) atď.

Vznik: ako to bolo

História aditívnych zariadení sa začala v roku 1986, keď Charles Hull (teraz EVP a CTO vlastnej organizácie 3D Systems) z Ultraviolet Products navrhol prvú stereolitografickú 3D tlačiareň na svete. Mechanizmus bol vyrobený hlavne preto, aby zabezpečil obrannému komplexu USA včasné dodávky. Hull upozornil na fakt, že vytvorenie jednotlivých dielov a ich následné zloženie si vyžaduje veľa času a úsilia. Preto sa rozhodol nielen uchýliť sa k pomoci ultrafialového žiarenia, ale svoj plán aj realizovať čo najracionálnejšie. Muž teda najprv položil niekoľko tisíc vrstiev plastu na seba a až potom ich zafixoval jedným ultrafialovým ošetrením.

Neskôr Charles opustil skrachovanú spoločnosť UVP, no nechcel prestať s vývojom vlastného potomka – technický vynález si nechal patentovať v roku 1983 a osobne založil firmu, ktorá sa potom rozrástla do rozmerov skutočnej korporácie. Dnes je "3D Systems" jedným z kľúčových hráčov na trhu tlačiarní, produktov a softvéru na vytváranie objemových produktov.

O ďalší vývoj aditívnych technológií sa zaslúžili spolužiaci z Massachusetts Institute of Technology. V roku 1993 sa Jim Bredt a Tim Anderson rozhodli kvalitatívne doplniť už existujúci vývoj vlastnými nápadmi, a preto vzali a upravili obyčajnú 2D tlačiareň na 3D tlačové zariadenie. V modernizovanom zariadení sa nepoužívali listy papiera, ale špeciálne tekuté zloženie podobné lepidlu, ktoré sa nastriekalo na tenké vrstvy hlavného plniva (polymér, kov alebo sadrový prášok) a vytvrdilo. Bredt a Anderson urobili AF svetoznámym tým, že ho urobili všestrannejším a všestrannejším. V roku 1995 zorganizovali priatelia vlastnú organizáciu Z Corporation, ktorej úspech nezostal bez povšimnutia 3D Systems, v roku 2012 získala menšiu, no nemenej perspektívnu spoločnosť a ich špičkové projekty začali vystupovať pod spoločným logom.

Účel a aplikácia

To všetko znamenalo jediné – vstup do Nová éra, kvalitatívna zmena v mnohých výrobných oblastiach a zjednodušenie organizačných procesov! Napríklad v automobilovom priemysle sa etapa vývoja prototypu výrazne zrýchlila, pretože takmer všetky komponenty, či už výkonné motory alebo obyčajné tlačidlá a páčky, začali vznikať s úplným alebo čiastočným využitím technológie 3D tlače.

Okrem toho spoločnosti začali výrazne šetriť, pretože teraz výroba:

• už nevyžadovala prítomnosť takého rôznorodého súboru nástrojov ako predtým;
• by sa mohlo vykonávať s kontrolou menšieho počtu zamestnancov. V skutočnosti stačia 1-2 inžinieri na správne vytvorenie dielu. Hlavná vec, ktorá sa od nich vyžaduje, je úplná a komplexná znalosť návrhu a dizajnu technických konštrukcií, ako aj pochopenie vlastností práce s inštaláciami AF.

Takéto tlačiarne sa tiež aktívne používajú ... v medicíne! Môže sa to zdať nemožné, ale aj v súčasnosti sa trojrozmerné výrobky používajú ako náhradné a rekonštrukčné prvky, napr. rozprávame sa o maxilofaciálnej chirurgii. V marci 2018 bola v Manchestri otvorená klinika špecializujúca sa na výrobu tyčí, protéz a platničiek na 3D tlačiarňach, ktoré sú plnené zmesami plastov alebo kovov. Aj keď samotná inštalácia PolyJetu stála nemocnicu 42 000 dolárov, vedenie odhaduje, že investícia do ich vlastného 3D tlačového laboratória sa vráti rýchlejšie ako neustále obracanie sa na sprostredkovateľov. Pracovníci kliniky predpokladajú, že o 5 rokov budú takéto centrá povinné v liečebných a rehabilitačných zariadeniach, najmä ak sa budú zaoberať onkologickými, ortopedickými, neurologickými a reumatologickými ochoreniami.

Zaujímavý fakt! AF sa používajú aj na výrobu umelých končatín.

Pilotný program, ktorý sa začal v roku 2017 v hlavnom meste Jordánska, nielenže naďalej naberá na obrátkach, ale vykazuje aj pozitívne výsledky. V Ammáne sa liečia ľudia, ktorí utiekli z vojenských operácií v Sýrii, Jemene a Iraku. Takže 5 dobrovoľníkov už získalo „vytlačené“ protézy, ktoré ich po prvé stáli oveľa lacnejšie ako bežné (asi 20 dolárov oproti stovkám dolárov), a po druhé, boli vyrobené s prihliadnutím na individuálne charakteristiky a parametre tela.

Aditívne technológie si podmaňujú aj ďalšie oblasti: architektúru, stavbu lietadiel, výrobu športových potrieb a tovaru pre deti... Spektrum ich použitia sa rozširuje a odborníci jednohlasne predpovedajú tejto oblasti sľubnú a svetlú budúcnosť s prílevom investícií. , zvýšenie dopytu po kompetentnej pracovnej sile a zvýšenie miezd .

Viac o niektorých typoch AT

Nebolo by zbytočné spomenúť, ako sa v každom konkrétnom prípade vytvára volumetrický produkt. Najpopulárnejšie metódy aditívnej výroby sú:

1. Fused deposition modeling, FDM - layer-by-layer deposition modeling. Objekt je skonštruovaný podľa matematického digitálny model zo špeciálnej plastovej nite (rybárskeho vlasca), ktorá sa pri určitej teplote roztaví, a preto sa stáva dostatočne pružná, aby získala požadovaný tvar. Pomocné štruktúry sa odstraňujú ručne alebo rozpustením v špeciálnej kvapaline a hotový výrobok buď ponechané v tlačenej forme, alebo podrobené následnému spracovaniu (maľovanie, leštenie, brúsenie, lepenie atď.). Vyrábané diely majú vždy dobré vlastnosti, ako je odolnosť proti opotrebovaniu a tepelná odolnosť.

1. ColorJetPrinting, CJP. Podstatou tejto pokročilej technológie je použitie kompozitného prášku na báze sadry a plastu, ktorý sa nielen lepí vrstva po vrstve, ale aj maľuje v širokej škále farieb CMYK, vrátane až 390 000 odtieňov! Zatiaľ čo možnosť farebnej tlače poskytuje iba CJP. Okrem toho tento AT tiež umožňuje reprodukovať rôzne textúry na povrchu produktov vo vysokom rozlíšení. Napriek priemernej sile a miernej drsnosti finálnych produktov sa ColorJetPrinting, ktorý sa vyznačuje nízkymi nákladmi, aktívne používa na vytváranie architektonických modelov, miniatúrnych postáv ľudí, prezentačných vzoriek a iných vizuálnych objektov.

1. SelectiveLaserStering, SLS - selektívne laserové spekanie. Tu sa práškové materiály (plasty a polyamidy) spekajú laserovým lúčom. Táto metóda je vhodná súčasne pre veľké priemyselné výrobky a pre objekty so zložitou geometriou a detailnou štruktúrou a pre dávky, ktoré sú vyrobené v 1 tlači. Technológia SLS sa často zamieňa s technológiou SelectiveLaserMelting alebo SLM. Rozdiel medzi nimi spočíva v tom, že v prvom prípade sa fúzia ukáže ako čiastočná a uskutočňuje sa iba pozdĺž povrchu častíc, zatiaľ čo v druhom prípade je výsledkom pevný monolit.

Konferencie v Rusku

Národný trh AT v Rusku je stále nedostatočne rozvinutý. Potenciál sféry nie je zverejnený pre nedostatok personálu, nedostatok materiálu a vybavenia a chýbajúci riadny program štátnej podpory.

Napriek tomu sa niektoré inštitúcie snažia samy osebe podporovať oboznámenie sa ruskej spoločnosti s pokrokovými úspechmi AF. Jednou z týchto organizácií je All-Russian Research Institute of Aviation Materials (VIAM), ktorej predstavitelia každoročne organizujú tematické konferencie venované aditívnym technológiám. Prezentujú sa domáci a zahraniční vedci a priemyselní pracovníci, ktorí majú záujem nahradiť tradičné formy výroby inovatívnymi metódami. Tento rok sa podujatie konané 30. marca stalo už 4. v poradí. Účastníci, ktorí podali predbežné prihlášky, sa mohli zúčastniť konferencie, ktorá sa niesla pod heslom „Súčasnosť a budúcnosť“.

Významné výhody aditívnej metódy v porovnaní so subtrakčnou metódou sú:

vyššia spoľahlivosť, pretože vodiče a pokovovanie otvorov sa získajú v jedinom galvanickom procese;

homogenita spojov medzi vodičmi a pokovovaním otvorov;

žiadne podrezanie;

nedostatok galvanického ochranného povlaku počas leptania; úspora medi, chemikálií na morenie a zníženie nákladov na neutralizáciu odpadových vôd;

zjednodušenie technologický postup.

Nižšie sú uvedené dva hlavné varianty aditívnej metódy na výrobu dosiek plošných spojov: chemická a chemicko-galvanická. V prvom uskutočnení sa vodivé vrstvy získajú na základe redukčného nanášania; tento proces v porovnaní s inými bezprúdovými

metódy umožňujú nanášať veľmi hrubé vrstvy (až 10 mikrónov)

Spolu s vyššie uvedenými všeobecnými výhodami má aditívna metóda niektoré zvláštnosti. Hrúbka vrstvy je v otvoroch a na povrchu rovnomerná a nanesené medené vrstvy vykazujú dobré mechanické a fyzikálne vlastnosti(tvrdosť, odolnosť proti opotrebovaniu, spájkovateľnosť). Nevýhodou metódy sú vysoké náklady na výrobky (3-4 krát vyššie ako pri galvanickom nanášaní) a nízka rýchlosť nanášania.

Ak chcete odstrániť nedostatky chemickej metódy, často sa obráťte na kombinované metódy. Zároveň sa na povrchu nefoliovaného dielektrika najprv chemicky získa medená vrstva naviazaná na substrát do hrúbky 5 μm, ktorá pri následnom selektívnom galvanickom poťahovaní slúži ako vzor pre tlačené vodiče a po stavba je dokončená, v prípade potreby je vyleptaná. Uvádza sa TLrinsht a najdôležitejšie operácie tejto metódy.

Nevýhodou je nerovnomerná hrúbka povlaku v otvoroch spôsobená nerovnomerným rozložením prúdovej hustoty galvanických kúpeľov a výskytom prechodovej zóny medzi chemicky redukovanou a galvanizovanou meďou.

Aktivácia dielektrika potrebná na chemickú depozíciu sa môže uskutočniť buď zahrnutím katalyzátora do dielektrika počas jeho výroby, alebo použitím roztokov chloridu cíničitého a chloridu paládnatého. Pri použití dielektrika s vloženým katalyzátorom je prvou operáciou po vyvŕtaní otvorov vytvorenie negatívneho vzoru schémy na báze fotorezistu"

preto sa do redukčného kúpeľa ukladá iba vzor tlačených vodičov a otvory sa pokovujú. Keďže aktiváciu roztokmi je možné vykonávať len na celej ploche dosky plošných spojov, vytvorenie ochranného reliéfu je možné až po vytvorení medenej platne s hrúbkou 5 mikrónov. Po chemickom alebo galvanickom spevnení medi je potrebné relatívne krátke leptanie na odstránenie 5 µm hrubého medeného povlaku z nežiaducich oblastí.

Aditívny spôsob je obzvlášť ekonomický pri výrobe DPS s pokovovanými otvormi, pretože všetky jeho výhody sa prejavujú v najväčšej miere pri získavaní vzorov jednotlivých vrstiev a vonkajších vzorov dosky plošných spojov s príslušnými pokovovanými otvormi.

Ako viete, existuje niekoľko metód 3D tlače, ale všetky sú derivátmi technológie aditívnej výroby. Bez ohľadu na to, ktorú 3D tlačiareň používate, konštrukcia obrobku sa uskutočňuje pridávaním surovín vrstva po vrstve. Napriek tomu, že pojem aditívna výroba domáci inžinieri používajú veľmi zriedkavo, technológie syntézy vrstiev po vrstve skutočne obsadili moderný priemysel.

Exkurz do minulosti aditívnej výroby

Digitálna výroba našla svoje uplatnenie v medicíne, astronautike, výrobe hotové výrobky a prototypovanie. Hoci je 3D tlač považovaná za jeden z hlavných objavov dvadsiateho prvého storočia, v skutočnosti sa aditívne technológie objavili o niekoľko desaťročí skôr.

Priekopníkom tohto odvetvia bol Charles Hull, zakladateľ spoločnosti 3D Systems. V roku 1986 inžinier zostavil prvú stereolitografickú 3D tlačiareň na svete, vďaka čomu bola digitálna technológia obrovským skokom vpred. Približne v rovnakom čase Scott Crump, ktorý neskôr založil Stratasys, uviedol na trh prvý FDM stroj na svete. Odvtedy trh 3D tlače rýchlo rastie a dopĺňa sa o nové modely unikátnych tlačových zariadení.

Spočiatku sa technológie SLA aj FDM vyvíjali vedľa seba výlučne v smere priemyselná produkcia v roku 1995 však dozrel zlom, ktorý sprístupnil aditívne spôsoby výroby verejnosti. Študenti MIT, Jim Bredt a Tim Anderson, implementovali technológiu syntézy materiálov po vrstvách do tela bežnej stolovej tlačiarne. Tak vznikla spoločnosť Z Corporation, ktorá je dlho považovaná za lídra v oblasti domácej tlače trojrozmerných figúrok.

Technológia aditívnej výroby – vek inovácií

V súčasnosti sa technológie AF používajú všade: výskumné organizácie ich používajú na vytváranie jedinečných materiálov a látok, priemyselní giganti používajú 3D tlačiarne na urýchlenie prototypovania. nové produkty, architektonické a dizajnérske firmy našli nekonečný stavebný potenciál v 3D tlači, zatiaľ čo dizajnérske štúdiá doslova dýchali nový život do dizajnérskeho biznisu vďaka aditívnym strojom.

Najpresnejšou aditívnou technológiou je stereolitografia, metóda postupného vytvrdzovania tekutého fotopolyméru laserom. SLA tlačiarne sa používajú predovšetkým na výrobu prototypov, makiet a vysoko presných konštrukčných komponentov s vysokou úrovňou detailov.

Selektívne laserové spekanie sa pôvodne objavilo ako pokročilá metóda vytvrdzovania tekutého fotopolyméru. Technológia SLS umožňuje použitie práškových materiálov ako atramentu. Moderné tlačiarne SLS sú schopné pracovať keramická hlina, kovový prášok, cement a komplexné polyméry.

V zlievarenskom priemysle sa nedávno objavili stroje PolyJet využívajúce klasickú technológiu AF. Sú vybavené atramentovými tlačovými hlavami naplnenými rýchlo vytvrdzujúcim materiálom. K dnešnému dňu nie sú InkJet 3D tlačiarne široko používané, ale je možné, že o niekoľko rokov budú trojrozmerné atramentová tlač sa stanú rovnako rozšírenými ako klasické tlačové zariadenia. Spoločnosť ExOne bola priekopníkom v tomto odvetví so svojím prototypovým strojom S-Max.

Najlacnejšie sú stále FDM tlačiarne – zariadenia, ktoré vytvárajú trojrozmerné objekty ukladaním vlákna vrstva po vrstve. Najbežnejšie tlačiarne tohto typu sú tie, ktoré tlačia s roztaveným plastovým vláknom. Môžu byť vybavené jednou alebo viacerými tlačovými hlavami, vo vnútri ktorých je vykurovacie teleso.

Majster je len taký dobrý ako jeho nástroje. Takže 3D tlačiareň je len taká dobrá ako . Všetci sme počuli o aditívnej výrobe (AM), ale aby táto technológia vychádzala rýchla tvorba prototypov do sériovej výroby, musí prekonať veľa prekážok.

Nepochybne jednou z najväčších prekážok pri vytváraní 3D tlače a výrobný proces, sú obmedzenia spojené s materiálmi. Prešli sme dlhú cestu od čias, keď sa používali iba patentované plastové vlákna. V posledných rokoch sa AM využívajúce kov rýchlo rozvinul a trend otvorených platforiem pre 3D tlačové živice povzbudzuje mnohých hráčov, ako napríklad DuPont, aby vytvárali nové materiálové aplikácie pre trh aditív.

Stav priemyslu aditívnej výroby

O raste trhu AP za posledných desať rokov nemožno ani hovoriť. Súčasné prognózy navyše naznačujú, že trh s 3D tlačou bude naďalej predbiehať tradičné výrobné technológie, ako je vstrekovanie a CNC obrábanie. Výhľad pre AP na báze kovu je ešte optimistickejší, čo vysvetľuje, prečo spoločnosti ako Vulcan Laboratories, ktoré sa predtým sústreďovali na AP na báze polymérov, začali investovať do kovových aplikácií.

Znateľné zmeny v odvetví AP sú ľahšie vnímateľné, keď sa pozrieme na to, ako ďaleko toto odvetvie pokročilo za taký krátky čas. „V roku 2008 realizovalo 3D tlač niekoľko spoločností, ktoré ročne vyrobili niekoľko tlačiarní na výskumné účely. Teraz sa však celé odvetvie vyvíja tempom, ktoré je výrazne odlišné od toho, čo bolo pred 10 rokmi,“ hovorí John Kawola, prezident Ultimaker.

Gordon Styles, prezident a zakladateľ Star Rapid, zaznamenal zmeny v materiáloch agentúry AP. „Pred desiatimi rokmi by som si nepredstavoval, že môžete tlačiť s materiálmi, ktoré sú vysoko odolné, chemicky odolné a odrážajú teplo,“ hovorí. — Bolo to donedávna, ale startup Markforged robí práve to. Namiesto väčších korporácií ponúkajúcich túto technológiu, Markforged bol prvý, kto vytvoril diely s ónyxom, a dokonca používa vlákno z Kevlaru, uhlíkové vlákna a sklenené vlákna HSHT.

Ako ukazujú slová Kavolu a Stilesa, kontrast medzi rokmi 2008 a 2018 v odvetví 3D tlače je dosť viditeľný. Za desať rokov sme sa z niekoľkých spoločností zmenili na stovky a videli sme, ako explodovali možnosti 3D tlače pre stolné počítače v rovnakom čase ako ceny prudko klesali. A to sme prešli od teoretických diskusií o využití kovu a iných materiálov v 3D tlači k aditívnej výrobe dielov pre letecký priemysel.

Cievky nite zabalené v celofáne na ochranu pred vlhkosťou

Na porovnanie, zatiaľ čo telefón RAZR V3 od Motoroly bol vo svojej dobe najpopulárnejším telefónom, v roku 2008 sme už mali iPhone, Facebook, Twitter a ďalšie. Z hľadiska výrobnej technológie bol rok 2008 rokom, kedy bol na IMTS navrhnutý otvorený komunikačný štandard MTConnect.

Ďalšími novinkami na IMTS 2008 boli multifunkčné stroje, obrábanie plastov a kompozitov. Všetky tieto technológie dosiahli za posledné desaťročie pokrok, ale žiadna z nich sa nevyrovná explozívnemu rastu AP, ktorý sme videli a vidíme aj dnes.

Aditívne priemyselné materiály

Podľa Wohlersovej správy 2017 vzrástol trh s AP materiálmi od roku 2016 o 17 percent. To je pomalšie ako rast trhu s polymérnymi AP ako celku, ktorý mal v rokoch 2010 až 2017 zložený ročný rast (CAGR) 29 percent. To by nemalo byť prekvapením: trh s materiálmi ešte nedozrel a je oveľa jednoduchšie vydať novú 3D tlačiareň, ako ju vyvinúť. nový materiál pre tlač.

Rôznorodosť materiálov je v AP stále problémom, aj keď nie tak výrazným ako pred desiatimi rokmi. „Ak sa vrátite do roku 2008, takmer všetky spoločnosti používali ako materiál patentované plasty,“ vysvetľuje Kavola. - Pre dodávateľa, keď spotrebiteľ mohol nakupovať iba u vás, bol príjem vysoký. Ale keď si vezmeme materiály, s ktorými sme vtedy pracovali, tak ich možno boli desiatky a nie stovky, ako sú teraz.“

Použitie proprietárnych materiálov je dobrý spôsob udržať monopol, ale brzdí vývoj nových materiálov. Ak klient nemá na výber a musí nakupovať iba u vás, potom nevadí, ak váš konkurent ponúka iný materiál s lepšími vlastnosťami, pretože bariéra prechodu klienta naň – kúpa novej 3D tlačiarne – je príliš vysoká.

Táto segmentácia trhu tiež odrádza od inovácií dodávateľov materiálov. Ak ste DuPont, je oveľa výnosnejšie vyvíjať materiály na 3D tlač na báze nylonu, ktoré možno použiť na rôznych tlačiarňach, než vytvoriť vlastný vzorec pre každú značku.

Našťastie sa trh s AM materiálmi v posledných rokoch stal oveľa otvorenejším, ako vysvetľuje Stiles: „Dnes vidíme, že väčšina výrobcov tlačiarní je otvorená vývoju a používaniu surovín od kupujúcich a dodávateľov tretích strán. Môže to byť spôsobené množstvom konkurentov s nízkou cenou a skutočnosťou, že vývoj a testovanie nových materiálov je nákladné a môže byť veľmi nákladné. úzky výklenok aplikácie. To platí najmä pre kovové zliatiny.“

„Preto sa priemysel 3D tlače – vrátane spoločností ako Ultimaker a HP – v posledných rokoch posunul smerom k otvoreným materiálovým platformám,“ hovorí Kavola. „Otvorilo to dvere veľkým materiálovým spoločnostiam na celom svete – DuPont, Dow, Owens Corning, Mitsubishi, DSM a mnohým ďalším. Myslím si, že hrá veľkú úlohu pri posúvaní 3D tlače smerom k výrobe ako najlepší ľudia na svete polymérne materiály začínajú využívať materiály používané pri vstrekovaní a prispôsobujú ich pre 3D tlač.“

Ale pri použití AP vo výrobe zostáva problém certifikácie materiálu. „Overenie AM materiálov a preukázanie, že výsledné produkty sú rovnako dobré, ak nie lepšie ako konvenčné metódy, je hlavnou prekážkou pri používaní AM vo výrobe,“ hovorí Stiles. „To si vyžaduje peniaze a čas. IN výrobného prostredia je potrebné preukázať možnosť dosiahnutia rovnakej kvality u rôznych dodávateľov, ako aj ich distribúciu a zvýšenie ich počtu.“

„Vysoké požiadavky na stálu kvalitu surovín je ťažké splniť pri veľkej dodávateľskej základni, nehovoriac o rozdieloch v technológii výroby a zdrojoch surovín používaných dodávateľmi. Všetky tieto faktory treba brať do úvahy,“ dodáva.

Rozsah materiálov pre aditívnu výrobu je určite na vzostupe, keďže vstupujú veľkí dodávatelia materiálov, ale aké materiály sú dnes skutočne vhodné pre výrobné aplikácie?

Druhy materiálov pre AP

Hoci existuje veľa materiálov, ktoré možno použiť v AM – vrátane piesku, skla, keramiky a dokonca aj čokolády – tento článok sa zameriava iba na dve kategórie materiálov, ktoré zohrávajú najväčšiu úlohu v priemyselné aplikácie: polyméry (napr. termoplasty) a kovy.

Kovové materiály pre 3D tlač

Trh s kovovými materiálmi AM rástol ešte rýchlejšie ako celý AM trh a dôvodom sú materiály. Na rozdiel od polymérových 3D tlačiarní, ktoré vyžadujú vývoj úplne nového materiálového priemyslu, kovové 3D tlačiarne pracujú s drôtom alebo (častejšie) kovovým práškom od existujúcich dodávateľov.

Samozrejme, ak chcete vyrábať vysokokvalitné kovové diely, musíte použiť prášok špeciálne navrhnutý pre AM, t.j., v ktorom sa pozoruje rovnomernosť veľkosti častíc. Použitie rovnakých materiálov na pokovovanie a 3D tlač však prispelo k rozvoju práškového priemyslu. To znamená, že je možné vyrábať kovové diely technológiou AM z rovnakého materiálu, z ktorého boli vyrobené predtým.

A sama o sebe AM poskytuje nové možnosti pre materiály, ktoré sa nepoužívali v tradičnej výrobe. Napríklad niektoré metódy 3D tlače na kovy umožňujú nanesenie vrstiev rôznych kovov, ako je hliník, tantal a nikel, na jeden diel. Na druhej strane, proces 3D tlače tiež prináša nové problémy a zdroje chýb, vrátane pórovitosti, zvyškových napätí a deformácií.

Ale vo všeobecnosti, ak sa kov správa dobre pri zváraní alebo odlievaní, je vhodný aj pre AM. Ako bolo uvedené vyššie, už existuje široká škála kovov a zliatin, ktoré možno použiť v 3D tlači, či už vo forme prášku alebo drôtu. Tie obsahujú:

• hliník
• kobalt
• Inconel
• nikel
• Drahé kovy (zlato, striebro, platina)
• Nehrdzavejúca oceľ
• Tantal
• titán
• Nástrojová oceľ
• Volfrám.

Pozrime sa bližšie na tri kovy z tohto zoznamu.

Aditívna výroba s titánom

Titán je jedným z najpopulárnejších materiálov pre 3D tlač vo výrobe, najmä v leteckom a kozmickom priemysle a v medicínskych aplikáciách. Spája v sebe ľahkosť hliníka s pevnosťou ocele a je netoxický. Proti týmto výhodám však stoja relatívne vysoké náklady na titán. Preto zníženie odpadu robí AM atraktívnou možnosťou výroby titánových dielov.

Titánový prášok je vysoko horľavý a exploduje pri kontakte s vodou pri teplotách presahujúcich 700 ° C. Z tohto dôvodu sa 3D tlač s titánovým práškom vykonáva vo vákuových alebo argónových komorách. Je tiež možné tlačiť 3D pomocou titánového drôtu taviaceho elektrónovým lúčom (EBM), čím sa eliminuje riziko výbušnej reakcie.

Pre dve najčastejšie zliatiny titánu používané v AP zahŕňajú 6Al-4V a 6Al-4V ELI.

3D tlač s hliníkom

Hliník, ľahký a všestranný kov, je možné použiť na 3D tlač leteckých komponentov a dielov pretekárskych áut. Hoci nemá pevnosť ocele, hliník je oveľa ľahší ako oceľ a odolnejší voči korózii. Sú tiež drahšie ako oceľ, aj keď nie o toľko ako titán.

Hlavnou výhodou použitia hliníka v 3D tlači je schopnosť vyrábať diely s malými vlastnosťami a tenkými stenami (až 50 mikrónov). Hliníkové diely vyrobené AM metódami majú viac textúrovaný, matnejší povrch, na rozdiel od lešteného povrchu pri výrobe hliníkových dielov na obrábacích strojoch

Spoločné hliníková zliatina pre 3D tlač je AlSi10Mg.

Aditívna výroba z nehrdzavejúcej ocele

V porovnaní s hliníkom, titánom a väčšinou ostatných kovov na zozname, nehrdzavejúca oceľ je viac cenovo dostupná možnosť. Dá sa použiť na 3D tlač vodotesných dielov s vysokou pevnosťou a hustotou a použiť v extrémnych prostrediach ako napr prúdové motory lietadiel a rakiet. Boli vykonané štúdie o použiteľnosti nehrdzavejúcej ocele 316L na výrobu puzdier jadrové reaktory s pomocou AP. Hoci 316L vo všeobecnosti nie je tepelne spracovateľný, správa Renishaw naznačuje, že proces AM vytvára silnejšie zliatiny ako kovanie kovov, pričom vznikajú ťahové sily presahujúce 600 MPa. Diely z nehrdzavejúcej ocele sú tlačené 3D buď priamym nanášaním kovu alebo použitím kompozitného materiálu so spojivom. Časti môžu byť pokovované inými kovmi na výmenu vzhľad alebo vlastnosti povrchu.

Bežné zliatiny nehrdzavejúcej ocele používané v AP sú 17-4PH, 15-5-PH, ASM 316L a 304L.

Termoplastické materiály pre 3D tlač

Trh s materiálmi pre termoplastické alebo polymérne AM sa vyvíjal niekoľko desaťročí a so vznikajúcim trendom smerom k otvoreným platformám pre materiály na 3D tlač sa stal stabilnejším. Ako hovorí Kavola: „Výrobcovia OEM nakupujú svoje vstrekovacie materiály od veľké spoločnosti vyrábajúce plasty. Ak tieto spoločnosti vyrábajú aj filament alebo prášok pre 3D tlač, potom je možné ich použiť v 3D tlačiarňach v štádiu prototypovania a následne použiť rovnaké materiály na vstrekovanie. Myšlienka je relatívne nová a objavila sa len v posledných rokoch.“

Použitie rovnakých materiálov na 3D tlač a vstrekovanie má niekoľko výhod. Medzi nimi je istota použitia rovnakých materiálov počas celého procesu, od prototypov až po výrobu. Existujú aj menej zrejmé výhody, ako napríklad absencia dodatočnej certifikácie materiálov, čo zvyšuje čas na ich prijatie.

„Procesy vstrekovania a 3D tlače na výrobu rovnakej časti sú odlišné, ale ak sa použije rovnaký materiál, potom spoločnosť profituje z prijatia AM technológií,“ hovorí Kavola.

Stiles zdôrazňuje vznik jedného obľúbeného materiálu: „Tento rok sme boli svedkami objavenia sa PEEK, bezfarebného, ​​organického, termoplastického polyméru pre rôzne výrobné systémy,“ hovorí. - PEEK je veľmi populárny v automobilovom, medicínskom, leteckom a chemickom priemysle. Je odolný voči nárazom (tvrdý), pevný, trvácny, má bod topenia vyšší ako 300 °C a je schválený FDA na použitie pri kontakte s potravinami.“

Zoznam polymérnych materiálov pre 3D tlač je oveľa dlhší ako zoznam kovov, ale medzi najobľúbenejšie materiály patria:

• Acetal
• akrylové vlákno
• Akrylonitrilbutadiénstyrén (ABS)
• Akrylonitril styrén akrylát (ASA)
• Polystyrén s vysokou húževnatosťou (HIPS)
• Nylon
• Polykarbonát (PC)
• Polyéteréterketón (PEEK)
• Polyetyléntereftalát (PET)
• Polyetyléntereftaláttrimetylén (PETT)
• Glykolom modifikovaný polyetyléntereftalát (PET-G)
• Polylaktid (PLA)
• Polypropylén (PP)
• Polyvinylalkohol (PVA)
• Termoplastický elastomér (TPE)
• Polyéterimid ULTEM

Rovnako ako v prípade kovov, podrobne zvážime tri materiály z tohto zoznamu.

AP s akrylonitrilbutadiénstyrénom (ABS)

Doteraz je ABS veľmi obľúbeným materiálom pre 3D tlač. Hoci je PLA vo všeobecnosti populárnejšia, takmer vždy je lepšie použiť na výrobu ABS kvôli jeho sile, odolnosti a nízkej cene. Pre aplikácie 3D tlačiarní je potrebné ABS zahriať na relatívne vysokú teplotu 230 – 250 °C, a preto vyžaduje zahriatie základne tlačiarne, aby sa zabezpečilo správne chladenie a zabránilo sa deformácii.

ABS diely sa vyrábajú pomocou fúzneho spájania (FDM), spájania vrstiev, stereolitografie (SLA) alebo fotopolymérových tlačových techník. Hlavnou nevýhodou ABS je jeho toxicita, ktorá pri dosiahnutí bodu topenia uvoľňuje jedovaté výpary. 3D tlačené ABS diely sa často používajú na odlievanie konečných produktov alebo aplikácie nástrojov.

3D tlač s nylonom

Nylon (polyamid) je syntetický polymér. Je silnejší ako ABS, aj keď drahší. Je flexibilný a vykazuje vynikajúcu pamäť materiálu. Lepenie 3D tlačených dielov vrstva po vrstve tiež posúva nylon na nadpriemernú úroveň.

Citlivosť nylonu na vlhkosť si vyžaduje jeho použitie v AP buď vo vákuu alebo pri vysokej teplote. Musí sa skladovať vo vzduchotesných nádobách. Niektoré nylonové časti sa môžu stlačiť, čo z nich robí menej presný materiál ako ABS.

Populárne triedy nylonu pre AP sú Taulman 618, Taulman 645 a Bridge Nylon.

Aditívna výroba s polykarbonátom (PC)

Polykarbonát ( ochranná známka Lexan je ľahký a hustý materiál s vynikajúcou pevnosťou v ťahu. Jeho priehľadnosť umožňuje jeho použitie na rôzne aplikácie, dokonca aj pri výrobe slnečných okuliarov. Uhlíkom vystužený PC možno použiť pre sacie potrubie a iné vysokoteplotné diely.

PC sa rozpúšťa v dichlórmetáne a topí sa pri 260-300 °C, čo je dosť vysoká hodnota pre 3D tlač. Hoci je PC priehľadné, v prípade potreby ho možno zafarbiť. Rovnako ako ABS vyžaduje, aby sa základňa tlačiarne zahrievala, aby sa zabezpečilo spojenie a znížilo sa deformovanie.

Materiály pre 3D tlač

Napriek všetkému pokroku zostáva 3D tlač viac špecializovanou technológiou ako hlavným prúdom vo výrobe. Kavola vysvetľuje súčasné miesto AP v sektore ako celku pohľadom na dva extrémy výrobného spektra;

„Jedným extrémom je výroba kúskov Lega za pol centa,“ hovorí. „Nikdy tu nebudete môcť súťažiť pomocou 3D tlače, aspoň nie za môjho života. Druhým extrémom je využitie 3D tlače v zubnom lekárstve, kde sa všetko robí v jedinej kópii. Najlepšou príležitosťou pre 3D tlač vo výrobe je preto výroba 100 až 1000 dielov.“

Pokiaľ ide o materiály, Stiles poukazuje na jednu z vecí, ktoré je potrebné zvážiť. „Ľudia potrebujú poznať náklady na suroviny a výrobu,“ hovorí. „Mnohí jednoducho nechápu, aký nákladný môže byť proces AP. Pochopenie nákladov vám môže pomôcť urobiť informované rozhodnutie o 3D tlači tradičnou technológiou, ako je vstrekovanie alebo CNC obrábanie.“

Do 3D pretekov sa aktívne zapájajú popredné krajiny sveta. Napríklad v roku 2012 sa v Youngstone v štáte Ohio otvoril Národný inovačný inštitút pre aditívnu výrobu (NAMII), prvé z pätnástich centier pre aditívne technológie, ktoré vznikajú v Spojených štátoch. Strojový park ústavu má už 10 aditívnych strojov, z toho tri sú najmodernejšie stroje na vytváranie kovových súčiastok.

Terminológia a klasifikácia

Podstatou aditívnych technológií je kombinovať materiály na vytváranie objektov z údajov 3D modelu vrstvu po vrstve. V tom sa líšia od konvenčných subtraktívnych výrobných technológií, ktoré zahŕňajú mechanické spracovanie - odstránenie látky z obrobku.

Aditívne technológie sú klasifikované:

• podľa použitých materiálov (kvapalina, objem, polymér, kovový prášok);
• prítomnosťou lasera;
• podľa spôsobu upevnenia konštrukčnej vrstvy (tepelná expozícia, ožarovanie ultrafialovým alebo viditeľným svetlom, zloženie spojiva);
• podľa spôsobu tvorby vrstvy.

Existujú dva spôsoby, ako vytvoriť vrstvu. Prvým je, že sa najprv nalejú na plošinu práškový materiál, rozotrite ho valčekom alebo nožom, aby ste vytvorili rovnomernú vrstvu materiálu danej hrúbky. Dochádza k selektívnemu spracovaniu prášku laserom alebo iným spôsobom spájania práškových častíc (tavením alebo lepením) podľa aktuálnej sekcie CAD modelu. Rovina konštrukcie zostáva nezmenená a časť prášku zostáva nedotknutá. Táto metóda sa nazýva selektívna syntéza, ako aj selektívne laserové spekanie, ak je spojovacím nástrojom laser. Druhý spôsob spočíva v priamom nanášaní materiálu v mieste dodávky energie.

Priemyselná štandardná organizácia ASTM rozdeľuje 3D aditívne technológie do 7 kategórií.

1. Extrúzia materiálu. Pastovitý materiál, ktorý je zmesou spojiva a kovového prášku, sa privádza na miesto konštrukcie cez vyhrievaný extrudér. Skonštruovaný surový model sa vloží do pece, aby sa odstránilo spojivo a spekal prášok – tak ako sa to deje pri tradičných technológiách. Táto aditívna technológia je implementovaná pod značkami MJS (Multiphase Jet Solidification), FDM (Fused Deposition Modeling), FFF (Fused Filament Fabrication).
2. Striekajúci materiál. Napríklad pri technológii Polyjet je vosk alebo fotopolymér privádzaný cez multitryskovú hlavu do konštrukčného bodu. Táto aditívna technológia sa tiež nazýva Multi jetting Material.
3. Špliechanie spojiva. Patria sem technológie tryskových Ink-Jet na vstrekovanie do zóny konštrukcie nie modelového materiálu, ale spojiva (technológia aditívnej výroby ExOne).
4. Spojenie listu je polymérny film, kovová fólia, papierové listy atď. Používa sa napríklad v technológii výroby ultrazvukových aditív spoločnosti Fabrisonic. Tenké kovové dosky sú zvárané ultrazvukom, po čom sa prebytočný kov odstráni frézovaním. Používa sa tu aditívna technológia v kombinácii so subtraktívnou.
5. Fotopolymerizácia v kúpeli. Technológia využíva tekuté modelovacie hmoty – fotopolymérne živice. Príkladom je technológia SLA spoločnosti 3D Systems a technológia DLP spoločnosti Envisiontec, Digital Light Procession.
6. Tavenie materiálu vo vopred vytvorenej vrstve. Používa sa v SLS technológiách, ktoré využívajú ako zdroj energie laser alebo termálnu hlavu (SHS od Blueprinter).
7. Priama dodávka energie na miesto stavby. Materiál a energia na jeho roztavenie vstupujú do konštrukčného bodu súčasne. Ako pracovný orgán sa používa hlava vybavená systémom na dodávku energie a materiálu. Energia prichádza vo forme koncentrovaného elektrónového lúča (Sciaky) alebo laserového lúča (POM, Optomec,). Niekedy je hlava namontovaná na „ruku“ robota.

Táto klasifikácia hovorí oveľa viac o zložitosti aditívnych technológií ako predchádzajúce.

Aplikácie

Trh aditívnych technológií v dynamike vývoja predbieha ostatné odvetvia. Jeho priemerný ročný rast sa odhaduje na 27 % a podľa IDC bude do roku 2019 predstavovať 26,7 miliardy USD v porovnaní s 11 miliardami USD v roku 2015.

Trh AT však ešte neuvoľnil nevyužitý potenciál vo výrobe spotrebného tovaru. Až 10 % finančných prostriedkov spoločnosti z nákladov na výrobu produktu sa vynakladá na jeho prototypovanie. A veľa spoločností to už vzalo tento segment trhu. Zvyšných 90 % však ide do výroby, takže v budúcnosti bude hlavným zameraním tohto odvetvia vytváranie rýchlo vyrobiteľných aplikácií.

V roku 2014 podiel rýchleho prototypovania na trhu aditívnych technológií, aj keď sa znížil, zostal najvyšší - 35 %, podiel rýchlej výroby rástol a dosiahol 31 %, podiel na tvorbe nástrojov zostal na 25 %, zvyšok pripadal na výskum a vzdelávanie.

Podľa sektorov hospodárstva bolo používanie AT technológií rozdelené takto:

• 21 % - výroba spotrebného tovaru a elektroniky;
• 20 % - automobilový priemysel;
• 15% - medicína vrátane zubného lekárstva;
• 12 % - letecký priemysel a vesmírny priemysel výroba;
• 11 % - výroba výrobných prostriedkov;
• 8 % - vojenské vybavenie;
• 8 % - vzdelanie;
• 3% - stavebníctvo.

Amatéri aj profesionáli

Trh AT technológií je rozdelený na amatérske a profesionálne. Hobby market zahŕňa 3D tlačiarne a ich služby, ktoré zahŕňajú služby, spotrebný materiál, softvér a je zameraný na individuálnych nadšencov, vzdelávanie a vizualizáciu nápadov a uľahčenie komunikácie v počiatočnej fáze rozvoja nového podnikania.

Profesionálne 3D tlačiarne sú drahé a vhodné na rozšírenú reprodukciu. Majú veľkú konštrukčnú plochu, produktivitu, presnosť, spoľahlivosť a rozšírenú škálu modelových materiálov. Tieto stroje sú rádovo zložitejšie a vyžadujú si rozvoj špeciálnych zručností pri práci so samotnými zariadeniami, s modelovými materiálmi a softvérom. Obsluhou profesionálneho stroja sa spravidla stáva špecialista na aditívne technológie s vyšším technickým vzdelaním.

Aditívne technológie v roku 2015

Podľa Wohlersovej správy 2015 bolo v rokoch 1988 až 2014 na celom svete nainštalovaných 79 602 priemyselných 3D tlačiarní. Zároveň je 38,1 % zariadení v hodnote viac ako 5 000 dolárov v Spojených štátoch, 9,3 % v Japonsku, 9,2 % v Číne a 8,7 % v Nemecku. Zvyšok sveta je ďaleko za lídrami. Od roku 2007 do roku 2014 ročný objem predaj stolových tlačiarní vzrástol zo 66 na 139 584 kusov. V roku 2014 pochádzalo 91,6 % tržieb zo stolných 3D tlačiarní a 8,4 % z priemyselných AM strojov, čo však predstavovalo 86,6 % z celkových tržieb alebo 1,12 miliardy USD v absolútnom vyjadrení. Stolné počítače boli spokojné so 173,2 miliónmi amerických dolárov a 13,4 %. V roku 2016 sa očakáva rast tržieb na 7,3 miliardy amerických dolárov, v roku 2018 - 12,7 miliardy, v roku 2020 trh dosiahne 21,2 miliardy dolárov.

Podľa Wohlersa prevláda technológia FDM s približne 300 značkami po celom svete, pričom denne sa pridávajú nové úpravy. Niektoré z nich sa predávajú len lokálne, takže je veľmi ťažké, ak nie nemožné, nájsť informácie o počte vyrobených značiek 3D tlačiarní. Môžeme s istotou povedať, že ich počet na trhu sa každým dňom zvyšuje. Existuje veľká rozmanitosť veľkostí a použitých technológií. Napríklad berlínska spoločnosť BigRep vyrába obrovskú FDM tlačiareň s názvom BigRep ONE.2 v cene 36-tisíc eur, schopnú tlačiť objekty až do veľkosti 900 x 1055 x 1100 mm s rozlíšením 100-1000 mikrónov, dva extrudéry a schopnosť používať rôzne materiály.

Priemysel - pre

Letecký priemysel výrazne investuje do aditívnej výroby. Použitie aditívnych technológií zníži spotrebu materiálov vynaložených na výrobu dielov 10-krát. Očakáva sa, že GE Aviation bude vyrábať 40 000 trysiek ročne. A do roku 2018 bude Airbus tlačiť až 30 ton dielov mesačne. Spoločnosť zaznamenáva výrazné zlepšenie vlastností takto vyrobených dielov v porovnaní s tradičným. Ukázalo sa, že konzola, ktorá bola navrhnutá na zaťaženie 2,3 tony, skutočne vydrží zaťaženie až 14 ton pri znížení hmotnosti na polovicu. Okrem toho spoločnosť tlačí diely z hliníkového plechu a palivové konektory. Lietadlá Airbus majú 60 000 dielov vytlačených na 3D tlačiarňach Fortus od Stratasys. Aditívne výrobné technológie využívajú aj iné spoločnosti v leteckom priemysle. Medzi nimi: Bell Helicopter, BAE Systems, Bombardier, Boeing, Embraer, Honeywell Aerospace, General Dynamics, Northrop Grumman, Raytheon, Pratt & Whitney, Rolls-Royce a SpaceX.

Digitálne aditívne technológie sa už používajú pri výrobe rôznych spotrebných produktov. Materialize, spoločnosť poskytujúca služby v oblasti aditívnej výroby, spolupracuje so spoločnosťou Hoet Eyeware na výrobe okuliarov a slnečných okuliarov. 3D modely sú poskytované mnohými cloudovými službami. Len 3D Warehouse a Sketchup ponúkajú 2,7 milióna návrhov. Módny priemysel nezostáva bokom. RS Print používa systém, ktorý meria tlak podošvy na potlač prispôsobených vložiek. Dizajnéri experimentujú s bikinami, topánkami a šatami.

Rapídne prototypovanie

Rapid prototyping je vytvorenie prototypu produktu v čo najkratšom čase. krátkodobý. Patrí medzi hlavné aplikácie technológií aditívnej výroby. Prototyp je prototyp výrobku, potrebný na optimalizáciu tvaru dielca, vyhodnotenie jeho ergonómie, preverenie možnosti montáže a správnosti dispozičných riešení. To je dôvod, prečo skrátenie doby prípravy dielu môže výrazne skrátiť čas vývoja. Prototypom môže byť aj model určený na vykonávanie aero- a hydrodynamických testov alebo overenie funkčnosti častí karosérie domácnosti a zdravotníckej techniky. Mnohé prototypy sú vytvorené ako prieskumné dizajnové modely s nuansami v konfigurácii, farbách laku atď. Na rýchle prototypovanie sa používajú lacné 3D tlačiarne.

Rýchla výroba

Aditívne technológie v priemysle majú veľkú perspektívu. Malosériová výroba produktov so zložitou geometriou a zo špecifických materiálov je bežná v lodiarstve, energetike, rekonštrukčnej chirurgii a zubnom lekárstve a v leteckom a kozmickom priemysle. Priame pestovanie kovových výrobkov je tu motivované ekonomickou realizovateľnosťou, keďže sa ukázalo, že je menej nákladné. S využitím aditívnych technológií sa vyrábajú pracovné telesá turbín a hriadeľov, implantáty a endoprotézy, náhradné diely do automobilov a lietadiel.

K rozvoju rýchlej výroby prispelo aj výrazné rozšírenie počtu dostupných kovových práškových materiálov. Ak v roku 2000 existovalo 5-6 druhov práškov, teraz sa ponúka široký sortiment, ktorý predstavuje desiatky zložení od konštrukčných ocelí až po vzácne kovy a tepelne odolné zliatiny.

Aditívne technológie sú perspektívne aj v strojárstve, kde sa dajú využiť pri výrobe nástrojov a prípravkov pre sériovú výrobu - vložky do vstrekovacích lisov, formy, šablóny.

Ultimaker 2 je najlepšia 3D tlačiareň roku 2016

Tvrdí to magazín CHIP, ktorý testoval a porovnával vlastnosti spotrebiteľských 3D tlačiarní, najlepšie tlačiarne Modely pre rok 2016 sú Ultimaker 2 od Ultimaker, Reniforce RF1000 od Conrada a Replicator Desktop 3D Printer od MakerBot.

Ultimaker 2+ využíva vo svojom vylepšenom modeli technológiu modelovania depozície. 3D tlačiareň sa vyznačuje najmenšou hrúbkou vrstvy 0,02 mm, krátkym časom výpočtu, nízkymi nákladmi na tlač (2600 rubľov na 1 kg materiálu). Hlavné charakteristiky:

• veľkosť pracovnej komory - 223 x 223 x 305 mm;
• hmotnosť - 12,3 kg;
• veľkosť hlavy - 0,25 / 0,4 / 0,6 / 0,8 mm;
• teplota hlavy - 180-260 ° C;
• rozlíšenie vrstvy - 150-60/200-20/400-20/600-20 mikrónov;
• rýchlosť tlače - 8-24 mm 3 / s;
• Presnosť XYZ - 12,5-12,55 mikrónov;
• materiál - PLA, ABS, CPE s priemerom 2,85 mm;
• softvér - Cura;
• podporované typy súborov - STL, OBJ, AMF;
• - 221 W;
• cena - 1 895 eur za základný model a 2 495 eur za rozšírený.

Podľa recenzií zákazníkov sa tlačiareň ľahko inštaluje a používa. Zaznamenávajú vysoké rozlíšenie, samonastaviteľnú pažbu, širokú škálu použitých materiálov, použitie open softvér. Medzi nevýhody tlačiarne patrí otvorená konštrukcia tlačiarne, ktorá môže viesť k popáleniu horúcim materiálom.

Mini 3D tlačiareň LulzBot

Do prvej trojky sa dostali aj Ultimaker 2 a Replicator Desktop 3D Printer od PC Magazine, no tu to bola 3D tlačiareň LulzBot Mini. Jeho špecifikácie sú:

• veľkosť pracovnej komory - 152 x 152 x 158 mm;
• hmotnosť - 8,55 kg;
• teplota hlavy - 300 ° C;
• hrúbka vrstvy - 0,05-0,5 mm;
• rýchlosť tlače - 275 mm / s pri výške vrstvy 0,18 mm;
• materiál - PLA, ABS, HIPS, PVA, PETT, polyester, nylon, polykarbonát, PETG, PCTE, PC-ABS atď s priemerom 3 mm;
• softvér - Cura, OctoPrint, BotQueue, Slic3r, Printrun, MatterControl atď.;
• spotreba energie - 300 W;
• cena - 1 250 dolárov.

Sciaky EBAM 300

Jedným z najlepších priemyselných zariadení na výrobu aditív je Sciaky EBAM 300. Pištoľ s katódovým lúčom nanáša vrstvy kovu rýchlosťou až 9 kg za hodinu.

• veľkosť pracovnej komory - 5791 x 1219 x 1219 mm;
• tlak vákuovej komory - 1x10 -4 Torr;
• spotreba energie - do 42 kW pri napätí 60 kV;
• technológia - extrúzia;
• materiál - titán a zliatiny titánu, tantal, inconel, volfrám, niób, nehrdzavejúca oceľ, hliník, oceľ, zliatina medi a niklu (70/30 a 30/70);
• maximálny objem - 8605,2 l;
• cena - 250 tisíc amerických dolárov.

Aditívne technológie v Rusku

Stroje priemyselnej triedy sa v Rusku nevyrábajú. Vývoj zatiaľ prebieha len v Rosatome, laserovom centre Moskovskej štátnej technickej univerzity. Bauman, Stankinova univerzita, Petrohradská polytechnická univerzita, Uralská federálna univerzita. Spoločnosť Voronezhselimmash, ktorá vyrába vzdelávacie a domáce 3D tlačiarne Alfa, vyvíja inštaláciu priemyselných aditív.

Rovnaká situácia s spotrebný materiál. Lídrom vo vývoji práškov a práškových kompozícií v Rusku je VIAM. Na objednávku Perm Aviadvigatel vyrába prášok pre aditívne technológie, ktorý sa používa pri obnove lopatiek turbín. Pokrok nastal aj vo Všeruskom inštitúte ľahkých zliatin (VILS). Vývoj je vykonávaný rôznymi inžinierskymi centrami po celom svete Ruská federácia. Rostec, Uralská pobočka Ruskej akadémie vied, Uralská federálna univerzita vyvíja svoje vlastné projekty. Ale všetky nie sú schopné uspokojiť ani malý dopyt 20 ton prášku ročne.

V tejto súvislosti vláda poverila ministerstvo školstva a vedy, ministerstvo hospodárskeho rozvoja, ministerstvo priemyslu a obchodu, ministerstvo komunikácií, ruskú akadémiu vied, FASO, Roskosmos, Rosatom, Rosstandart a rozvojové inštitúcie, aby vytvoriť koordinovaný program vývoja a výskumu. Na tento účel sa navrhuje vyčleniť dodatočné rozpočtové prostriedky, ako aj zvážiť možnosť spolufinancovania z NWF a iných zdrojov. Nové, vrátane doplnkových, sa odporúča podporovať RVC, Rosnano, Skolkovo Foundation, exportná agentúra EXIAR a Vnesheconombank. Sekciu pripraví aj vláda zastúpená ministerstvom priemyslu a obchodu štátny program rozvíjať a zlepšovať konkurencieschopnosť priemyslu.