Аддитивные технологии – новый тренд или эффективное решение в условиях дефицита импорта?

Рассказываем о технологиях 3D-моделирования и печати в промышленности, и как их применяют крупные компании

Этот процесс позволяет создавать сложные геометрические формы и уникальные изделия, которые ранее были трудно или невозможно изготовить.

Изобретение 3D-печати произошло в 1984 году благодаря Чарльзу Халлу, который разработал стереолитографию. Он зарегистрировал свое изобретение в 1986 году.

После этого другие ученые и инженеры продолжили разрабатывать и совершенствовать технологию 3D-печати. Наиболее известной из них стала фирма Stratasys (1988г), которая разработала технологию Fused Deposition Modeling (FDM), которая позволяет печатать объекты, нанося тонкие слои пластика на основе цифровой модели.

В последующие годы технология 3D-печати продолжала развиваться и появляться новые методы и материалы для печати.

Сегодня аддитивные технологии уже нашли применение в различных отраслях, включая:

На 2022 год, согласно данным Wohlers насчитывалось 80 основных технологий и подтехнологий 3D-печати, поэтому далее рассмотрим только малую их часть:

Данный метод использует ультрафиолетовый лазер для отверждения слоев фотополимерной смолы, создавая твердые трехмерные объекты.

В процессе SLA, ультрафиолетовый лазер направляется на поверхность жидкой смолы, которая затвердевает, формируя твердые слои, последовательно создающие трехмерный объект. Этот метод обладает высокой точностью и позволяет создавать сложные формы и детали. SLA широко используется для изготовления прототипов, а также в медицине и ювелирном производстве.

Эта технология использует струйки жидкой смолы, которая затем затвердевает при облучении ультрафиолетовым светом, образуя листы или слои, которые последовательно образуют окончательный объект.

Это технология, основанная на нагревании и нанесении пластичной нити слой за слоем, которая затем плавится и отверждается для образования трехмерного объекта. Головка принтера двигается вдоль цифровых координат и наносит пластик, который охлаждается и затвердевает, формируя деталь или объект.

Процесс FDM является простым и быстрым, а использование различных типов пластика (таких как PLA и ABS) позволяет получать различные свойства и характеристики конечной печати.

FDM широко применяется для создания прототипов и функциональных деталей, а также для небольших серийных изделий.

В процессе SLM, лазерное излучение точечно или сканирующим образом плавит и сливает металлический порошок, чтобы формировать требуемую форму слоя за слоем.

Сначала на платформе наносится слой металлического порошка, затем лазерный луч точечно или с помощью сканера нагревает определенные области порошка до точки плавления, что вызывает слияние металла и образование сегмента или слоя. Процесс повторяется для каждого слоя, пока не будет получен полный объект.

Каждая из этих технологий обладает своими преимуществами и ограничениями, поэтому существует множество разновидностей технологий 3D-печати, каждая из которых предназначена для создания деталей с определенными свойствами, такими как повышенная прочность или гибкость.

Аддитивные технологии имеют ряд преимуществ:

Аддитивные технологии обеспечивают высокую гибкость и свободу при создании сложных геометрических форм и структур, которые не могут быть реализованы с помощью традиционных методов. Это создает возможности для инноваций и улучшения дизайна изделий.

Технология 3D-печати обеспечивает возможность быстрого и эффективного производства изделий на месте без необходимости создавать сложные пресс-формы и инструменты. Это сокращает время и затраты на производство и позволяет эффективнее использовать ресурсы.

Аддитивные технологии дают возможность для индивидуализированного и персонализированного производства. Каждый объект может быть спроектирован с учетом конкретных требований и предпочтений пользователя, что позволяет создавать продукты, которые лучше соответствуют потребностям клиента.

Процесс аддитивного производства может быть более экологичным, поскольку он использует меньше материалов и потребляет меньше энергии, чем традиционное производство. Это способствует сокращению отходов и уменьшению экологической нагрузки на окружающую среду.

Аддитивные технологии развиваются во многих областях, включая создание новых деталей и модернизацию старых. Например, использование топологической оптимизации и бионического дизайна позволяет создавать более легкие и эффективные детали, что повышает их ценность и конкурентоспособность на рынке.

Все эти факторы делают аддитивные технологии очень актуальными и перспективными для будущего производства и дизайна.

В условиях кризиса и зависимости от зарубежных деталей, аддитивные технологии приобретают особую значимость. Они позволяют создавать необходимые компоненты прямо на месте и уменьшить зависимость от импорта. Это снижает риски связанные с задержками поставок и повышением цен. Кроме того, время и стоимость производства сокращаются, что является важным фактором в условиях экономической нестабильности.

На протяжении 40 лет 3D-печать развивается в различных сферах, и напечатанными по этой технологии деталями для машин или фигурками уже никого не удивить. Поэтому разберем конкретные и интересные примеры реализации аддитивных технологий.

Czinger 21С – это гиперкар, созданный по уникальной технологии, в которой традиционные сборочные линии были сведены к минимуму, а все металлические компоненты были напечатаны на 3D-принтерах.

Лишь некоторые композитные части кузова были изготовлены прессовкой. Этот метод производства позволяет добиться максимальной эффективности при минимальных затратах материалов.

Boeing 777X является первым самолётом в истории, для производства двигателя которого было задействовано настолько большое количество деталей, изготовленных с помощью аддитивного производства.

Каждая деталь состоит примерно из 300 компонентов, напечатанных в Технологическом Центре GE Additive в штате Огайо. Команда Avio, занимающаяся разработкой и производством самолета, отмечает, что аддитивное производство позволило значительно сократить время и затраты на изготовление двигателей.

Применение аддитивных технологий является важным аспектом в современном строительстве.

Одним из ярких примеров использования 3D-технологий является офисный комплекс, построенный компанией Winsum в Дубае. Компания специализируется на портальных 3D принтерах, которые используются для создания сложных конструкций. Кроме того, аддитивное производство было применено для изготовления деталей интерьера здания.

Это лишь три из многих примеров того, как аддитивные технологии могут быть использованы в различных отраслях промышленности. С каждым годом они развиваются все быстрее и охватывают все новые сегменты рынка, что делает их все более востребованными.

Аддитивные (3D) технологии остаются актуальными даже спустя 40 лет с момента их создания. Это приводит к росту числа исследований и разработок в этой области, что, в свою очередь, способствует увеличению количества качественного оборудования и материалов. Спрос на квалифицированных специалистов по 3D технологиям растет с каждым годом, и появляются новые программы дополнительного профессионального образования для тех, кто хочет освоить эту сферу деятельности.

Специалисты, имеющие навыки проектирования и производства на основе АТ, востребованы в различных отраслях — от авиации и медицины до архитектуры и промышленного дизайна.