Объемная печать, проявившаяся в конце прошлого столетия, быстро эволюционировала и вышла на новый уровень – аддитивное производство. Создание изделий осуществляется по компьютерному файлу, 3D-объект. Изображение виртуально нарезается на тончайшие слои и транслируется в систему, отвечающую за построение модели.

Основные виды аддитивных технологий

3D-печать стала инновационным прорывом и настоящим мировым трендом, проникшим в ключевые области хозяйственной деятельности. Что представляют из себя аддитивные технологии? Процесс «выращивания» реальных предметов заключается в послойном формировании поверхности детали из различных материалов.

Существует 7 методов, помогающих печатать отдельные элементы или конечные объекты в объеме:

•    УФ-отверждение;

•    струйное напыление;

•    сплавление;

•    экструзия;

•    ламинирование.

Принцип действия 3D-оборудования базируется на выстраивании тончайших горизонтальных слоев, формирующих поверхность трехмерных моделей, полученных из программ автоматизированного проектирования либо посредством специальных сканеров. Цифровые аддитивные технологии задействуют при подготовке прототипов, макетов, инструментов, деталей и предметов конечного предназначения. Методики внедряют в процесс создания композитных изделий.

В зависимости от задач изготавливаемой модели и ее ожидаемых технических характеристик используют следующие технологии аддитивного производства:

•    SLA –стереолитография, базирующаяся на послойном отвердевании жидкого фотополимера за счет облучения лазером;

•    SLS – селективное лазерное спекание частиц порошка под воздействием лазерного луча;

•    SLM/DMP – селективное плавление иттербиевым лазером различных металлов, подаваемых на рабочую платформу в форме порошкообразной массы;

•    FDM – наплавление пластиковой нити или гранулированного сырья;

•    MJP – многоструйное моделирование из фотополимерного или воскового состава;

•    CJP – полноцветная трехмерная печать посредством склеивания гипсового порошка;

•    DMT – лазерная коаксильная налавка.

Преимущества аддитивных технологий

Инновационные разработки обеспечивают вариативность, обуславливающую быстроту выпуска кастомизированных изделий либо сложных деталей, которые невозможно изготовить традиционными способами.

Неповторимые особенности 3D-аддитивных технологий гарантируют конкурентные выгоды:

•    уменьшение сроков налаживания производства товара и снижение его себестоимости из-за отсутствия потребности в специфической оснастке;

•    рациональность мелкосерийных партий;

•    возможность быстрого осуществления корректировок проекта;

•    оптимизация моделей в ходе производства;

•    безубыточное изготовление кастомизированной продукции;

•    минимизирование отходов;

•    упрощение логистики, уменьшение цепочек поставок, сокращение запасов на складе;

•    индивидуализация дизайна.

Направления применения аддитивных технологий

Технологический прогресс способствует оперативному и доступному выпуску готовых предметов и специфичных деталей, обладающих заданными свойствами. Наиболее известные области применения аддитивных технологий:

•    машиностроение – от создания запчастей до построения прототипов уникальных автомобилей;

•    строительство – тестирование архитектурных проектов и оригинальных конструкторских решений, возможность возводить здания в сейсмонеустойчивых зонах;

•    медицина – аддитивные технологии изготовления из биосовместимых материалов помогают обеспечивать пациентов протезами, имплантами, костной и хрящевой тканью, стоматологическими коронками и персонализированными слуховыми аппаратами;

•    образование – современные наглядные пособия позволяют в деталях изучить предмет, проанализировать его реакцию на различные варианты воздействия;

•    сельское хозяйство – разработка и создание высокопроизводительного инструментария, рабочих агрегатов;

•    аэрокосмическая отрасль – производство неуязвимых, но легких элементов корпуса, прочных, функциональных деталей и целых механизмов;

•    выпуск сувениров и ювелирное дело – 3D-аппаратура позволяет воспроизводить мельчайшие элементы и создавать интересные конфигурации из необычных или драгоценных материалов.

Перспективы использования аддитивных технологий в науке и промышленности

С развитием 3D-индустрии стабильно увеличиваются объемы распечатываемых деталей и готовых объектов. Совершенствование программ, оборудования и разработка новых материалов приводят к снижению себестоимости и сроков производства. Трехмерная печать активно внедряется в переналаживаемые заводские линии, позволяя сократить путь от стадии разработки концепции до выпуска опытного экземпляра.

Изучение гранул и порошков позволило преодолеть ограничения по конфигурации распечатываемых образцов, а внедрение филаментов на основе углеродистого волокна помогло усилить эксплуатационные характеристики. Разработчики систем электронного моделирования и проектирования изучают возможности минимизирования погрешностей и повышения точности производства.