Название аддитивные технологии происходит от английского слова Additive — добавка. Чаще всего данный процесс называют 3D печать. Принципиальным отличием данной технологии от традиционных способов производства является то, что изделие получается методом добавления материала к основе, а не удаления материала из заготовки, как это происходит при механической обработке.
Добавление материала происходит на основании 3D модели, разработанной в системах автоматического проектирования.
Преимущества 3D печати
- Аддитивные технологии не нуждаются в разработке чертежей и технологических карт, тем самым сокращая время и затраты на проектирование.
- Малое количество отходов. Если при механической обработке с заготовки снимают лишний материал, который превращается в отходы, то при аддитивной 3D печати наплавляется ровно столько материала, сколько нужно.
- Возможность создавать детали сложной геометрии на относительно недорогом оборудовании. Для сложных форм при механообработке нужны сложные станки с числовым программным управлением, которые очень дороги. Для аддитивного производства может использоваться более дешевое оборудование.
Однако данная технология обладает и рядом недостатков. Основным из них является нестабильность материала. Наплавленный слоями он не обладает изотропными свойствами (т.е. свойства различны в разных направлениях). Данный недостаток является основным ограничивающим применение технологии. Из этого следует и еще один недостаток: при остывании материала наружные слои остывают быстрее, что приводит к искажению формы и неравномерным усадкам.
Существуют различные виды аддитивных технологий, в которых так или иначе решены недостатки данного способа. Основные из них:
- FDM (fused deposition modeling, метод послойного наплавления) — самый простой и распространенный способ, изделие формируется путем наплавления пластиковой нити слой за слоем на основание. Данный метод обладает всеми перечисленными недостатками и в дополнение к этому имеет ограничения по форме изготавливаемой детали, т.к. не может наплавлять слой если под ним нет материала. Это заставляет создавать дополнительные поддержки в навесных элементах, что приводит к увеличению отходом, времени печати и вынуждает дополнительно обрабатывать изделие после печати. FDM технология распространена благодаря дешевизне оборудования т широкому выбору материалов для печати. Текстура изделия получается слоистой.
- CJP (color jet printing, цветная струйная печать) — единственная технология позволяющая получить цветную модель. Технология заключается в склеивании специального порошка, который наносится ровным слоем по всему периметру печати. В итоге получается полностью заполненный порошком объем принтера, в котором находится послойно склеенная деталь. Такая аддитивная технология имеет ряд преимуществ — геометрия может быть любой, поддержки не нужны. Нет искажений формы и усадки т.к. материал не нагревается. Есть возможность в клеющую головку добавить принтер и окрашивать деталь в разные цвета.
- MJM (MultiJet Modelling, многоструйное моделирование) — аддитивная печать, при которой нанесение материала происходит с помощью многочисленных сопел в печатающей головке. Печатает такой принтер фотополимером, в этом случае отверждение материала происходит за счет воздействия на него ультрафиолета. Либо термопластиками (отверждение за счет охлаждения). Для нависающих элементов печатаются поддержки из воска, которые легко удалить. Такая технология более сложна, чем простое наплавление, но изделия получаются гораздо более высокого качества с низкой слоистостью.