Классификация аддитивных технологий все что нужно знать (5 видео)

Аддитивные технологии, также известные как 3D-печать или просто аддитивное производство, – это методы создания объектов путем последовательного нанесения слоев материала друг на друга. В отличие от традиционных, высверливания или литья, которые удаляют материал, аддитивные технологии добавляют материал, чтобы создать требуемую форму.

Основной принцип работы аддитивных технологий заключается в превращении цифрового 3D-моделей в реальные объекты. Процесс начинается с создания или получения 3D-модели объекта, которая затем разбивается на слои, как нарезка торта. Затем аддитивные устройства плавительный материал – пластик, металл, керамику и даже органические материалы кровь и ткань – и делают это, пока не построится трехмерная форма.

Аддитивные технологии нашли применение в самых различных отраслях, таких как медицина, автомобильная промышленность, производство электроники и т.д. Классификация аддитивных технологий основана на методе нанесения материала и типе используемого материала. Различные методы и материалы влияют на качество и свойства производимых изделий, а также на цену и скорость изготовления.

Содержание

Что такое аддитивные технологии?
История развития аддитивных технологий
Раздел 2: Основные принципы работы аддитивных технологий
Принципы слойного наращивания
Принципы использования материалов
Принципы программного управления процессом
Раздел 3: Классификация аддитивных технологий по типу материала
Аддитивные технологии для металлов
Аддитивные технологии для пластмасс
Аддитивные технологии для керамики
Раздел 4: Классификация аддитивных технологий по типу процесса
Аддитивные технологии с использованием плавления материала
Аддитивные технологии с использованием связывания материала
Аддитивные технологии с использованием полимеризации материала
💥 Видео

Видео:Аддитивные технологии в ИММиТ СПбПУ | "Матрица науки" на телеканале Санк-ПетербургСкачать

Что такое аддитивные технологии?

Аддитивные технологии, также известные как 3D-печать или аддитивное производство, представляют собой процесс создания трехмерных объектов путем пошагового нанесения материала. В отличие от традиционных методов, которые основаны на удалении, обработке или соединении материала, аддитивные технологии работают на основе слоями, добавляя материалы по мере необходимости.

Процесс аддитивного производства начинается с создания трехмерной модели объекта на компьютере или при помощи 3D-сканера. Затем модель разбивается на тонкие горизонтальные срезы, которые затем печатаются один за другим. Слои могут быть созданы при помощи различных технологий, таких как плавление пластика, полимеризация смолы или испарение металлического порошка. Каждый слой прочно связывается с предыдущими слоями, образуя окончательный объект.

Аддитивные технологии имеют несколько преимуществ по сравнению с традиционными методами производства. Во-первых, они позволяют создавать сложные геометрические формы, которые трудно или невозможно получить другим способом. Во-вторых, они позволяют улучшить эффективность использования материалов, так как можно добавлять только необходимое количество материала, без необходимости удаления избытков. В-третьих, аддитивные технологии позволяют быстро получать прототипы и выпускать небольшие серии продукции без необходимости настройки сложного оборудования.

Аддитивные технологии находят применение в различных сферах, включая медицину, авиацию, автомобильную промышленность, аэрокосмическую промышленность и многие другие. Они могут быть использованы для создания прототипов, индивидуальных деталей, инструментов и даже функциональных конструкций.

Видео:Аддитивные технологии. Как печатают дома, еду, обувь и даже человеческие органыСкачать

История развития аддитивных технологий

Аддитивные технологии, также известные как 3D-печать, имеют свою историю, которая началась в 1980-х годах. В то время первые прототипы 3D-принтеров были разработаны и представлены на рынке. Однако данные технологии были дорогими и предназначены только для использования в производственной сфере.

В следующие десятилетия аддитивные технологии продолжали развиваться и совершенствоваться. Благодаря развитию материалов и повышению точности печати, 3D-принтеры стали доступными для широкого круга потребителей. Сегодня 3D-печать используется в различных отраслях, включая промышленность, здравоохранение, аэрокосмическую и автомобильную промышленности.

В будущем аддитивные технологии продолжат развиваться и применяться во все большем числе отраслей. Уже сегодня многие ученые и инженеры работают над развитием новых материалов и процессов печати, которые позволят создавать более прочные и функциональные изделия. Современные 3D-принтеры могут создавать детали из металла, пластика, керамики и даже биологических материалов.

Видео:Аддитивные технологии. Что это?Скачать

Раздел 2: Основные принципы работы аддитивных технологий

Аддитивные технологии представляют собой инновационный подход к производству, основанный на последовательном нанесении материала слой за слоем с помощью специального оборудования. Этот процесс основан на принципе добавления (а не вырезания или сварки, как в традиционных технологиях), что позволяет создавать сложные детали и изделия с высокой точностью и качеством.

Основной принцип работы аддитивных технологий состоит в следующих этапах:

Подготовка модели: сначала создается трехмерная модель изделия с помощью специального программного обеспечения. Модель может быть создана с нуля или получена с помощью сканирования реального объекта.
Разделение модели на слои: после создания модели она разделяется на тысячи или даже миллионы тонких горизонтальных слоев. Это делается с помощью программного обеспечения, которое разбивает модель на слои определенной толщины.
Подготовка оборудования: затем подготавливается аддитивное оборудование, в котором будет происходить нанесение материала. Важно правильно настроить все настройки, такие как температура и скорость, чтобы обеспечить оптимальную работу процесса.
Нанесение материала: после подготовки оборудования начинается процесс нанесения материала. Оборудование перемещается по осям X, Y и Z, точно следуя предварительно заданной трехмерной модели. Каждый слой постепенно строится, пока не будет создано полное изделие.
Постобработка: после завершения процесса нанесения материала, изделие может потребовать постобработки, такой как удаление поддержек, обработка поверхности или термическая обработка. Это необходимо для достижения требуемых характеристик и финишной отделки.

Таким образом, основные принципы работы аддитивных технологий включают создание трехмерной модели, разделение на слои, подготовку оборудования, нанесение материала и постобработку. Эти этапы позволяют создавать сложные и качественные изделия с использованием инновационных аддитивных технологий.

Принципы слойного наращивания

Процесс слойного наращивания обычно осуществляется с использованием специальных аппаратов, называемых 3D-принтерами. Они работают по принципу добавления материала на предыдущий слой, пока не будет создан запланированный объект.

В процессе слойного наращивания возможно использование различных материалов, таких как пластик, металл, керамика и другие. Также можно изменять свойства материалов, например, менять цвет или жесткость.

Преимущества слойного наращивания	Недостатки слойного наращивания
Гибкость и свобода дизайна	Относительная медленная скорость печати
Экономическая эффективность	Ограничения по размеру объектов
Возможность создания сложных геометрических форм	Необходимость подготовки и оптимизации модели
Возможность производства на заказ	Возможность дополнительной обработки после печати

Таким образом, принцип слойного наращивания является основой для реализации аддитивных технологий и обеспечивает уникальные возможности в производстве объектов различных форм и свойств.

Принципы использования материалов

При выборе материалов для аддитивных технологий необходимо учитывать ряд важных принципов:

Совместимость с выбранным методом производства. Каждая аддитивная технология имеет свои специфические требования к материалам. При выборе материала необходимо убедиться, что он подходит для конкретного метода и будет давать ожидаемый результат.
Механические свойства. В зависимости от требуемых характеристик готового изделия, необходимо выбирать материалы с определенными механическими свойствами, такими как прочность, упругость, твердость и др.
Устойчивость к воздействию окружающей среды. В случаях, когда изделия будут эксплуатироваться в агрессивных условиях, необходимо выбирать материалы, обладающие стойкостью к химическим веществам, высоким температурам, ультрафиолету и другим факторам окружающей среды.
Доступность и стоимость. Материалы могут существенно отличаться по цене и доступности. При выборе материала необходимо учитывать бюджет проекта и его требования к стоимости.
Возможность переработки. Материалы, которые можно повторно использовать или переработать после использования, являются более экологичными и экономически выгодными. При выборе материала следует обратить внимание на его утилизацию и возможность дальнейшей переработки.

Соблюдение указанных принципов поможет выбрать наиболее подходящие материалы и достичь оптимальных результатов при использовании аддитивных технологий.

Принципы программного управления процессом

Для эффективной реализации аддитивных технологий необходимо уметь управлять процессом печати и обрабатывать специальное программное обеспечение. Существуют несколько принципов, которые помогают оптимизировать процесс печати и достичь наилучших результатов.

Моделирование объекта. Одним из основных принципов программного управления процессом является создание полной трехмерной модели объекта, который предстоит распечатать. Это позволяет точно определить все его характеристики, такие как размеры, форма, структура и особенности конструкции. Такое моделирование позволяет предварительно просмотреть объект и внести необходимые корректировки перед началом печати.
Разбиение модели на слои. Для печати объекта на 3D принтере требуется знать, каким образом он должен быть разделен на слои. Программное обеспечение для аддитивных технологий автоматически разбивает модель на слои, каждый из которых будет напечатан по очереди. Это позволяет устройству печати точно определить, каким образом каждый слой должен быть создан.
Задание параметров печати. Программное обеспечение для аддитивных технологий позволяет задать различные параметры печати, такие как скорость печати, толщина слоя, заполнение и поддержка. Эти параметры влияют на качество и время печати объекта, поэтому их настройка является важным шагом в управлении процессом печати.
Слежение за процессом. Во время печати объекта важно следить за его выполнением и наличием возможных ошибок. Программное обеспечение позволяет контролировать процесс печати и отслеживать его ход. В случае выявления проблем, таких как обрыв нити или перегрев сопла, печать может быть приостановлена и произведены необходимые корректировки.

Все эти принципы программного управления процессом позволяют обеспечить оптимальный результат печати объекта на 3D принтере. Они помогают сделать печать более точной, эффективной и предсказуемой, что является важным аспектом в области аддитивных технологий.

Видео:3D-печать металлом и ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЕ. Кто развивает аддитивные технологии в стране?Скачать

Раздел 3: Классификация аддитивных технологий по типу материала

Аддитивные технологии, также известные как 3D-печать, предоставляют возможность создавать физические объекты путем последовательного слоями нанесения материала. Однако, материалы, используемые в этом процессе, могут различаться в своей природе и свойствах.

1. Пластик. Один из самых популярных и широко используемых материалов в аддитивных технологиях. Пластик может быть разных типов: ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол), PLA (полилактид), PETG (полиэтилентрефталатгликоль-модифицированный) и другие. Каждый тип пластика имеет свои особенности, как в процессе печати, так и в свойствах полученных объектов.

2. Металл. Аддитивные технологии металлообработки позволяют создавать металлические предметы слоями. Для этого используются такие материалы, как титан, нержавеющая сталь, алюминий и кобальтовые сплавы. Металлическая печать имеет широкий применение в промышленности, медицине и авиации.

3. Керамика. Класс аддитивных технологий, позволяющих создавать керамические изделия. Существуют разные типы керамики, такие как глина, карбид кремния и оксид алюминия. Керамическая печать находит применение в производстве посуды, скульптур и прототипировании.

4. Биоматериалы. Современные аддитивные технологии позволяют создавать объекты из биокомпатибельных материалов, которые могут быть использованы в медицинских целях. Это, например, биодеградируемые полимеры и гидрогели, используемые для создания имплантатов и моделирования тканей.

5. Композиты. Композитные материалы, состоящие из двух или более различных компонентов, также могут быть использованы в аддитивных технологиях. Например, волокна и смолы могут быть сочетаны для создания прочных и легких объектов.

Классификация аддитивных технологий по типу материала позволяет выбрать наиболее подходящий метод и материал для конкретной задачи. Каждый тип материала имеет свои преимущества и ограничения, а выбор варианта зависит от требований проекта и целей его реализации.

Аддитивные технологии для металлов

Аддитивные технологии, или 3D-печать, представляют собой новый метод производства, основанный на последовательном нанесении слоев материала, что позволяет создавать сложные трехмерные объекты по заданной модели. Эти технологии имеют широкий спектр применений в различных отраслях, включая металлургию.

Аддитивные технологии для металлов позволяют создавать изделия из металла, используя различные методы и материалы.

Метод	Описание
Селективное лазерное плавление (SLM)	Метод, основанный на использовании лазерного луча для плавления и слияния металлического порошка. Позволяет создавать детали с высокой точностью и сложной геометрией.
Электронно-лучевая плавка (EBAM)	Метод, использующий электронно-лучевую плавку металла. Позволяет создавать крупные детали с хорошей прочностью и детализацией.
Прямое металлическое литье (DMLS)	Метод, основанный на распылении металлического порошка и его последующем плавлении с помощью лазерного луча. Позволяет создавать металлические детали с высокой точностью.
Электронно-лучевая фокусировка (EBF)	Метод, при котором электронный луч фокусируется на поверхности металла, вызывая его плавление. Позволяет создавать крупные детали с высокой точностью и прочностью.

Аддитивные технологии для металлов широко применяются в авиационной и автомобильной промышленности, медицине, производстве инструментов и многих других отраслях. Они позволяют создавать уникальные изделия с высокой точностью, прочностью и функциональностью.

Аддитивные технологии для пластмасс

Аддитивные технологии нашли применение и в области пластмасс. С их помощью можно создавать сложные, многокомпонентные детали и элементы. Процесс 3D-печати пластмассы осуществляется через нанесение тонкого слоя материала на поверхность и последующего его затвердевания. Таким образом, можно получить изделия со сложной геометрией и сложными внутренними полостями.

Для аддитивных технологий пластмассы используются различные типы материалов, включая термопласты и термореактивные пластмассы. Термопласты обладают пластичностью и поддаются повторной переработке, тогда как термореактивные пластмассы твердеют при воздействии тепловой или химической реакции.

Аддитивные технологии для пластмасс нашли применение в различных отраслях, таких как автомобилестроение, медицина, электроника и другие. Благодаря 3D-печати можно изготавливать прототипы деталей, индивидуальные медицинские импланты, а также запасные части и компоненты для различных устройств.

Одной из главных преимуществ аддитивных технологий для пластмасс является возможность создания уникальных и индивидуальных изделий. Каждая деталь может быть разработана индивидуально и соответствовать конкретным требованиям и спецификациям. Благодаря этому, производство становится более гибким и эффективным.

Кроме того, аддитивные технологии для пластмасс позволяют существенно сократить время и затраты на производство. Более того, 3D-печать позволяет создавать детали со сложной геометрией, которые ранее было практически невозможно изготовить с использованием традиционных методов.

Однако, как и у других аддитивных технологий, есть некоторые ограничения и недостатки для аддитивных технологий для пластмасс. Например, грузы тугоплавких термопластов требуют более высоких энергетических затрат, а некоторые материалы могут обладать низкой прочностью и износостойкостью.

Тем не менее, аддитивные технологии для пластмасс продолжают развиваться и находить новые области применения. С их помощью можно создавать инновационные изделия, оптимизировать производственные процессы и сделать производство более экологически чистым.

Аддитивные технологии для керамики

Одной из технологий является селективное лазерное спекание (SLM). В этом процессе металлический порошок обрабатывается лазером, который спекает его в местах, где должны быть созданы предметы из керамики. После этого изделие подвергается термической и химической обработке, чтобы получить керамическую структуру.

Другой распространенной технологией является селективное лазерное спекание (SLA). В этом процессе используется жидкая смола, которая отверждается с помощью лазера, образуя слой за слоем предметы из керамики. После окончания процесса изделие подвергается высокотемпературной обработке для получения окончательной керамической структуры.

Также существует технология экструзии, при которой пластичная масса из керамического порошка пропускается через сопло и раскладывается слой за слоем на плоскую поверхность. Затем каждый слой заливается связующим материалом и затвердевает. Таким образом получается сложная трехмерная конструкция из керамики.

Аддитивные технологии для керамики позволяют создавать прочные и долговечные изделия с высокой степенью детализации и допусков.

Важно отметить, что каждая из этих технологий имеет свои особенности и преимущества, и выбор конкретной зависит от требований и целей производства.

Видео:3D печать, с чего начать? Как выбрать 3D принтер, принцип работы, кинематика, какие бывают сложностиСкачать

Раздел 4: Классификация аддитивных технологий по типу процесса

Аддитивные технологии могут быть классифицированы по типу процесса, который используется для создания предметов. Существует несколько основных типов процессов, включая следующие:

1. Свободное мультипликационное моделирование: В этом процессе моделирование объекта происходит путем нанесения слоев материала на поверхность, при этом каждый слой точно повторяет геометрическую структуру объекта. Такие технологии могут использоваться для создания сложных геометрических форм, а также для быстрого создания прототипов.

2. Сверхплавящая или электронно-лучевая фазированная технология: В этом процессе металлический порошок расплавляется лазером или электронным лучом, что позволяет создавать сложные структуры. Такие технологии могут быть использованы в автомобильной и аэрокосмической промышленности.

3. Фотополимерная технология: В этом процессе моделирование происходит путем использования специальных светочувствительных жидкостей, которые затвердевают при воздействии света. Такую технологию широко используют в медицине, создавая, например, съемные вкладки для зубов или модели для индивидуальных имплантатов.

Это лишь несколько примеров технологий, классифицированных по типу процесса. Всего существует множество разнообразных подходов к созданию предметов при помощи аддитивных технологий, каждый из которых имеет свои уникальные особенности и применения.

Аддитивные технологии с использованием плавления материала

Процесс плавления материала в аддитивных технологиях происходит с использованием специальных принтеров, которые располагаются в слой за слоем на рабочей платформе. Обычно в качестве материала используется пластиковая нить, которая пропускается через нагревательный элемент, охлаждающийся до нужной температуры, после чего выдавливается из сопла и наносится на поверхность.

Одним из главных преимуществ аддитивных технологий с использованием плавления материала является их относительно низкая стоимость. Устройства для применения таких технологий широко доступны на рынке, что делает их популярными для использования как в производственной сфере, так и в домашних условиях.

Применение аддитивных технологий с использованием плавления материала может иметь широкий спектр применения — от создания прототипов и концептуального моделирования до производства функциональных деталей и изделий. Данный метод позволяет создавать сложные геометрические формы и структуры, которые трудно или невозможно получить с использованием традиционных методов производства.

Важно отметить, что хотя аддитивные технологии с использованием плавления материала имеют множество преимуществ, они также имеют свои ограничения. Например, качество и прочность создаваемых деталей может быть ограничено материалом, его свойствами и параметрами процесса. Кроме того, процесс изготовления может быть довольно медленным, особенно при создании сложных и подробных деталей.

Преимущества аддитивных технологий с использованием плавления материала:	Ограничения аддитивных технологий с использованием плавления материала:
1. Низкая стоимость	1. Ограниченное качество и прочность материалов
2. Широкий спектр применения	2. Ограниченная скорость производства
3. Возможность создания сложных геометрических форм

Аддитивные технологии с использованием связывания материала

Аддитивные технологии с использованием связывания материала представляют собой группу методов, основанных на принципе добавления материала слой за слоем с помощью связующих веществ. Эти технологии позволяют создавать сложные трехмерные объекты, начиная с цифровой модели, которая затем транслируется в реальность при помощи специального оборудования.

Одним из примеров аддитивных технологий с использованием связывания материала является 3D-печать. При данном способе используется пластичный материал, который нагревается до определенной температуры и затем наносится на платформу посредством насадки. Затвердевание материала происходит после охлаждения, формируя слой объекта. Этот процесс повторяется до полного создания трехмерного объекта.

Другим примером аддитивной технологии с использованием связывания материала является выборочное лазерное спекание (SLS). В данном случае, пленка из порошкообразного материала наносится на рабочую платформу, а затем лазер высокой мощности нагревает и спекает этот материал только в тех местах, где это необходимо. После охлаждения и затвердевания, наносится новый слой материала и процесс повторяется до полного создания объекта.

Аддитивные технологии с использованием связывания материала имеют ряд преимуществ. Во-первых, они позволяют создавать сложные геометрические формы, которые трудно или невозможно реализовать при использовании традиционных методов производства. Во-вторых, они экономически эффективны, так как позволяют уменьшить количество отходов и использовать материалы более рационально. Кроме того, аддитивные технологии с использованием связывания материала могут быть применены в широком спектре отраслей, включая медицину, авиацию, строительство и другие.

Аддитивные технологии с использованием полимеризации материала

Аддитивные технологии с использованием полимеризации материалов представляют собой процесс создания объектов путем последовательного нанесения слоев жидкого или полимерного материала и последующей их полимеризации. Эти технологии широко применяются в различных областях, таких как медицина, авиационная и автомобильная промышленность, производство электроники и многое другое.

Одним из наиболее распространенных способов аддитивных технологий на основе полимеризации является лазерное синтерование. Этот процесс основан на использовании лазерного излучения для нагрева и сплавления слоев порошкообразного полимерного материала. Лазерный луч сканирует поверхность и преобразует порошок в полимерный объект, складывая слои по заданному контуру.

Еще одним способом аддитивной технологии с полимеризацией является жидкополимерное формирование. Этот процесс включает нанесение жидкого полимерного материала на поверхность и последующую его полимеризацию при воздействии УФ-излучения или тепла. Жидкополимерное формирование позволяет создавать объекты с высокой точностью и сложной геометрией.

Аддитивные технологии с использованием полимеризации материалов обладают рядом преимуществ. Они позволяют производить объекты с высокой степенью детализации и сложной геометрией, а также создавать тонкие и легкие конструкции. Кроме того, эти технологии экономически эффективны, так как не требуют больших затрат на инструменты и формы.

Важно отметить, что аддитивные технологии с использованием полимеризации материалов имеют ограничения, связанные с выбором подходящего полимерного материала и его свойствами. Также важно учитывать требования к прочности, устойчивости к воздействию окружающей среды и температуре, которые могут ограничить применение этих технологий в некоторых отраслях.