Что такое аддитивное производство?

Описание

Аддитивное производство - это современный подход к производству. Оно создает объекты слой за слоем с помощью компьютерного проектирования. Этот процесс не нов, но за последние двадцать лет его применение возросло. Многие компании используют этот метод для производства деталей в аэрокосмической отрасли, автомобилестроении, здравоохранении и потребительских товарах. Этот метод позволяет быстро изготавливать нестандартные детали с меньшим количеством отходов.

В этой статье мы расскажем о том, как работает аддитивное производство, о его преимуществах и о том, чем оно отличается от других методов.

Почему оно называется аддитивным производством?

Название происходит от способа сборки деталей по одному слою за раз. Вместо того чтобы резать или сверлить блок материала, в процессе добавляются небольшие кусочки материала, пока не получится готовая деталь. Во многих стандартных методах производства материал удаляется из большой детали. При аддитивном производстве материал добавляется только там, где это необходимо.

Такой подход позволяет сократить количество отходов и получить детали сложной формы. Метод полезен, когда требуется необычная геометрия или внутренняя структура. Например, благодаря этому методу теперь можно создавать легкие конструкции с внутренними решетчатыми опорами.

Аддитивное производство и трехмерная печать

Трехмерная печать - это популярный термин для аддитивного производства. Оба термина обозначают одну и ту же идею: создание объекта слой за слоем. В последние годы трехмерная печать перешла из области хобби в профессиональную сферу. Частым случаем является создание индивидуальных медицинских имплантатов. Инженеры печатают детали, которые идеально подходят к анатомии пациента. Та же идея используется в автомобильном производстве. Прототипы компонентов автомобиля создаются быстро и тестируются перед массовым производством. Дружественная сторона этой технологии проявляется в домашнем использовании, где небольшие детали и предметы искусства печатаются с помощью простых трехмерных принтеров.

Аддитивное производство в сравнении с традиционным производством

Традиционные методы производства часто основаны на субтрактивных процессах. В этих процессах детали вырезаются или фрезеруются из большого блока. Такой традиционный подход может привести к потере большого количества сырья. Аддитивное производство создает конечный объект, добавляя материал только там, где это необходимо. Точность и эффективность использования материалов - большие преимущества.

Традиционные методы требуют нескольких этапов и инструментов. С другой стороны, аддитивное производство использует одну машину для послойной обработки изделия. Время от разработки до получения готовой детали может быть очень коротким.

Многие малые предприятия сегодня используют аддитивное производство. Они могут спроектировать и напечатать деталь в своей мастерской, а затем сразу же испытать ее.

На практике оба метода имеют свое место. Для крупносерийных изделий однородной формы традиционные методы могут быть экономически эффективными. Для нестандартных или сложных деталей выигрывает аддитивное производство.

Материалы для аддитивного производства

В аддитивном производстве используется широкий спектр материалов.

Чаще всего это пластики. Они легкие и с ними легко работать. При создании прототипов пластик отлично подходит. Металлы также стали популярны.

В аэрокосмической и автомобильной отраслях часто используются такие металлы, как титан и сталь. Типичный пример - авиационная промышленность, где печатаются легкие, но прочные металлические детали.

Керамика - еще одна группа материалов, которые сегодня используются в специализированных областях. Они используются, когда требуется высокая термостойкость. Даже биоматериалы находят свое применение в аддитивном производстве. Некоторые медицинские исследователи используют биоматериалы для печати тканевых каркасов.

Каждый материал имеет свой собственный набор свойств. Например, металлы часто требуют высоких температур для плавления. Пластмассы обычно плавятся при более низких температурах. Эти различия требуют специальных машин и тщательного контроля в процессе.

Читать далее: Аддитивное производство в сравнении с традиционным производством

Типы процессов аддитивного производства

Существует несколько различных типов аддитивного производства, каждый из которых имеет свои преимущества и сферы применения. К ним относятся:

• Fused Deposition Modeling (FDM): Это один из самых популярных методов, предполагающий экструзию термопластичной нити через нагретое сопло. Он широко используется при создании прототипов и производстве недорогих деталей.
• Селективное лазерное спекание (SLS): В этом процессе лазер используется для спекания порошкообразных материалов, как правило, пластмасс или металлов, для создания твердой структуры. SLS идеально подходит для создания сложных и прочных деталей.
• Стереолитография (SLA): В SLA используется лазер для отверждения жидкой смолы, в результате чего она застывает слой за слоем. Этот процесс известен своей высокой точностью и часто используется в стоматологической и ювелирной промышленности.
• Прямое лазерное спекание металлов (DMLS): Этот метод использует мощный лазер для сплавления металлических порошков в твердые детали. Он широко используется в отраслях, где требуются высокопрочные металлические детали.
• Струйное нанесение связующего: В этом процессе жидкое связующее вещество выборочно наносится на порошкообразный материал, который затем нагревается для формирования твердой детали. Он используется для металлов, песка и керамики.

Заключение

Аддитивное производство изменило способы изготовления деталей. Его название происходит от послойной сборки, используемой в этом процессе. Многие отрасли промышленности используют эту технологию для экономии времени и средств. Используемые материалы варьируются от простых пластмасс до высококачественных металлов и керамики. Каждый процесс, будь то моделирование методом плавленого осаждения, селективное лазерное спекание или другие, отвечает конкретным потребностям. Область продолжает развиваться.

Часто задаваемые вопросы

F: Что такое аддитивное производство?
В: Это процесс, при котором объекты создаются слой за слоем на основе компьютерных проектов.

F: Может ли аддитивное производство использовать металл?
В: Да, такие металлы, как титан и сталь, часто печатаются с помощью этих процессов.

F: Чем детали аддитивного производства отличаются от традиционных?
В: В них используется точное расположение материалов, что уменьшает количество отходов и позволяет создавать сложные формы.