Міф №1.3D-друк відбувається практично без участі людини
Коли багато хто чує про 3D-друк,
Але ключову роль у побудові об'єкта відіграє його3D моделі. Вона є картою, за якою будуватиметься готовий виріб. Від її детального опрацювання залежить якість і характеристики майбутнього предмета. Тут потрібна участь фахівців з високими компетенціями в галузях конструкції, технології та матеріалів.
У промисловому виробництві побудова 3D-моделіздійснюється у системах автоматизованого проектування AutoCAD. Інженер-конструктор відповідно до технічного завдання та використовуючи різні методики розрахунку створює геометрію майбутнього виробу. Навіть якщо 3D-модель вже є і її не потрібно будувати з нуля, у програмах AutoCAD проводиться її топологічна оптимізація – редизайн під адитивне виробництво.
Цей процес націлений на уникнення концентраторівнапруги та усунення тонкостінних елементів, через які в процесі друку можуть виникнути тріщини або інші пошкодження. Разом з 3D-моделлю проектується і розташування технологічних підтримок-опорних конструкцій, необхідних для оптимального розташування деталі на платформі, відведення тепла та зниження ризиків деформації під час друку виробу. Друк також передує процес розробки технологічних режимів побудови, над яким працює інженер-технолог.
Далі, ґрунтуючись на підготовленій 3D-моделі,принтер друкує самостійно, причому іноді працюючи кілька діб поспіль. Але перед цим обладнання потрібно підготувати переконатися, що платформа побудови стоїть рівно і всі механізми рухаються як треба. Навіть порошок у 3D-принтер не просто засинається, а проходить стадії вхідного контролю та підготовки.
Ще один обов'язковий етап у циклі виробництва виробу, де потрібна участь людини, - постобробка.
Міф №2. З 3D-принтера виходить готовий виріб
Багато хто уявляє собі 3D-друк так, як вінпоказано у фільмах. Роботизовані установки за лічені хвилини створюють костюми супергероїв і друкують елементи космічних кораблів. Технології, безумовно, до цього і прагнуть, але сьогодні всі вироби, що витягуються з принтера, потребують подальшої обробки.
Для зняття внутрішньої напруги, якавиникає в процесі друку, виріб проходить процедури поперемінного нагрівання та охолодження. Так воно сягає повних механічних властивостей. Потім зрізають технологічні підтримки — вони вже виконали свою функцію. Видалення надлишків порошку та обробка поверхонь виробу проводяться за допомогою піскоструминної камери. Якщо потрібно досягти абсолютної гладкості поверхонь, то використовують фрезерні, токарні, електрохімічні та шліфувальні верстати. Для виробів із пластику іноді застосовують хімічну постобробку ацетоном або іншими розчинниками.
Міф №3. Надрукувати на 3D-принтері можна що завгодно
Інновації в галузі адитивних технологійз'являються щороку і вже перевершують нашу уяву. Стейки зі штучного м'яса, людське серце та цілий будинок — усе це вже друкують. Складається враження, що можливості адитивного виробництва безмежні та 3D-принтер може зробити будь-що. Але зараз є кілька обмежень, пов'язаних із розміром та матеріалом виробу — неможливо створити дуже великі та дуже дрібні об'єкти.
Наприклад, у Центрі адитивних технологій єустановка з камерою побудови до півметра, найбільший принтер у Росії з урахуванням технології селективного лазерного плавлення. Там уже вирощують елементи російських авіадвигунів.
«Інновації в галузі адитивних технологій з'являються щороку»
Можливості полімерних принтерів набагато ширші.один із них, занесений до Книги рекордів Гіннесса, може створювати об'єкти завдовжки до 30 м. У 2017 році на ньому роздрукували монолітний човен, вагою 2 тонни і завдовжки 7 м. Найменший предмет, надрукований на 3D-принтері, — це корабель. Його довжина в 2-3 рази менша за товщину людського волосся — всього 30 мікрометрів (0,03 мм).
За допомогою 3D-принтерів вже створюють навіть удома.Будівельний принтер працює за аналогією з FDMD-принтером, що друкує пластикові вироби, тільки замість полімерних матеріалів як чорнила тут використовуються цементні суміші. За розмірами такий механізм набагато більший. Найбільша у світі будівля, надрукована на 3D-принтері, має площу 641 кв. м. і знаходиться в ОАЕ.
Інші обмеження в адитивному виробництвіпов'язані не з розміром камери побудови 3D-принтера, а з матеріалом. У процесі друку він знаходиться в рідкому або розплавленому стані, отже повинен нормально плавитися. Поки не можна роздрукувати об'єкти з дерева, тканини чи паперу, оскільки вони згорять до того, як матеріал можна буде розплавити. Хоча і тут можна знайти лазівку: якщо змішати подрібнені волокна целюлози з гелем на основі води, а потім заморозити предмет, поступово видаливши з нього воду, вийдуть вироби з матеріалу, схожого на дерево.
Міф №4.Вироби, надруковані на 3D-принтері, гірші за якістю.
Візуально процес 3D-друку виглядає як пошарове нанесення матеріалу. Звідси може виникнути питання: а наскільки міцно шари з'єднуються між собою?
При 3D-друку може з'явитися кілька дефектів,тому важливо дотримуватися технологічного процесу. Багато залежить від якості матеріалів. У промисловому виробництві всі металеві порошки проходять вхідний контроль, цей процес регламентується стандартами. Навіть якщо матеріал сертифікований, дуже важливо дотримуватися умов правильного зберігання: уникати вологи та вогкості, поміщати у спеціальну упаковку. Якщо не перевірити стан сопла, неправильно виставити температуру чи швидкість друку, може виникнути зміщення шарів, перегрів чи інші дефекти.
Якщо всі умови дотримані, то виріб повластивостям не поступатиметься, а часто навіть перевершувати аналог, виготовлений традиційними способами. Якщо порівняти два предмети з алюмінію під мікроскопом, надрукований виріб матиме більш щільну структуру.
«Якщо всі умови дотримані, то виріб за властивостями не поступатиметься, а часто навіть перевершуватиме аналог, виготовлений традиційними способами»
Міф №5.3D-друк екологічна
Вважається, що 3D-друк екологічний, оскільки цей вид виробництва залишає мало відходів. Насправді це складне питання, в якому поки що немає єдиної думки.
3D-принтери витрачають багато електроенергії тазалишають великий вуглецевий слід: у рамках проекту ATKINS встановили, що на виробництво виробу з використанням адитивних технологій припадає приблизно в 7 разів більше викидів CO2, ніж під час виготовлення литтям.
Але застосування адитивних технологій суттєвоскорочує відходи та обсяги використаних матеріалів. КІМ (коефіцієнт використання матеріалу) при виготовленні методом лиття не перевищує 40%, для адитивних технологій цей показник наближається до 100%. Адитивні технології також сприяють зниженню ваги кінцевого виробу. Зниження маси літака на 100 кг може заощадити протягом усього його життєвого циклу до 1,3 млн. тонн СО2.
Читати далі:
Китайська ракета, що вийшла з-під контролю, скоро впаде назад на Землю. Що відбувається
Вчені зняли на відео дивну істоту зі щупальцями, яку прийняли за квітку
Морські археологи знайшли уламки, що залишилися після середньовічної аварії корабля