Что такое Аддитивные технологии? Рассказывает Академия "Цифра Цифра"
3D-печать – тренд последнего десятилетия, и, скорее всего, каждый слышал что-то о ней. Но не все имеют чёткое представление о её возможностях и перспективах для современного производства.
Понятие:
Аддитивные технологии, или 3D-печать, являются процессом создания объектов путем поэтапного добавления материала на основе цифровой модели.
• Вместо того, чтобы вырезать или формовать материал, как это делается в традиционных методах производства, аддитивные технологии начинают с пустого пространства и постепенно добавляют слои материала до создания желаемой формы.
Этот процесс позволяет создавать сложные геометрические формы и уникальные изделия, которые ранее были трудно или невозможно изготовить, путём создания трехмерных объектов путем последовательного нанесения материала слой за слоем на основе цифровой модели.
История 3D-печати:
Изобретение 3D-печати приписывается Чарльзу Халлу, который в 1984 году внедрил концепцию стереолитографии. Он зарегистрировал свое изобретение в 1986 году. Принцип работы стереолитографии заключается в том, что слои полимерной смолы отверждаются при воздействии ультрафиолетового лазера, создавая твердую трехмерную модель.
После этого, другие ученые и инженеры продолжили разрабатывать и совершенствовать технологию 3D-печати. Наиболее известной из них стала фирма Stratasys, основанная в 1988 году Скоттом Крэнтом и Хадсоном Латексом. Они разработали 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:
• производство прототипов • медицину • авиацию • автомобилестроение • ювелирное дело • рекламное дело
Технологии сейчас:
На 2022 год, согласно данным Wohlers насчитывалось 80 основных технологий и подтехнологий 3D-печати, поэтому далее рассмотрим только малую их часть:
1. Стереолитография (SLA): 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 процесс может быть очень точным и позволяет создавать сложные формы и детали. Метод SLA широко используется для изготовления прототипов, а также в некоторых отраслях, таких как медицина и ювелирное производство.
2. Фотополимерное литье (PolyJet):
Эта технология использует струйки жидкой смолы, которая затем затвердевает при облучении ультрафиолетовым светом, образуя листы или слои, которые последовательно образуют окончательный объект.
3. Метод послойного наплавления (FDM): Технология основана на нагреве и нанесении пластичного материала в виде нити слой за слоем.
Нить пластика плавится и затем отверждается, образуя трехмерный объект. Головка принтера двигается вдоль трехмерных координат, основываясь на цифровой модели, и откладывает пластик, который затем охлаждается и становится твердым, формируя часть или объект.
Процесс FDM довольно прост и относительно быстр, и за счет использования различных типов пластика, таких как PLA или ABS, можно получить различные свойства и характеристики в итоговой печати. FDM широко используется для создания прототипов, функциональных деталей и небольших серийных производств.
4. Селективное лазерное плавление (SLM): В процессе SLM, лазерное излучение точечно или сканирующим образом плавит и сливает металлический порошок, чтобы формировать требуемую форму слоя за слоем.
Вначале на платформе распределяется слой металлического порошка. Затем, лазерный луч точечно или сканирующим образом нагревает выбранные области порошка до температуры плавления, что приводит к слиянию металла и образованию сегмента или слоя. Этот процесс повторяется для каждого слоя до получения полного объекта.
Каждая из этих технологий имеет свои преимущества и ограничения, именно поэтому существует огромное количество разновидностей технологий 3D-печати. В каждую из них заложено определённое предназначение (например, создавать детали с повышенной прочностью или гибкостью)
В каждую из них заложено определённое предназначение (например, создавать детали с повышенной прочностью или гибкостью). Вебинары "Аддитивный Level Up" представляют собой уникальную возможность для профессионального развития в области аддитивных технологий. В рамках вебинаров вы изучите контроль геометрии, экономику внедрения АТ, подготовку к 3D-печати, генеративный дизайн и еще большой объем знаний по различным направлениям. Благодаря актуальным темам и интерактивному формату проведения, вебинары "Аддитивный Level Up" становятся настоящим катализатором для профессионального роста и достижения новых высот в мире аддитивного производства: вебинары "Аддитивный Level Up"
Функционал 3D-печати
Почему Аддитивные технологии станут нашим будущим?
Аддитивные технологии имеют ряд преимуществ:
1. Большая гибкость и свобода дизайна
Аддитивные технологии позволяют создавать сложные геометрические формы и структуры, которые сложно или невозможно реализовать с использованием традиционных методов производства. Это открывает новые возможности для инноваций в дизайне изделий.
2. Сокращение времени и затрат на производство
Технология 3D-печати позволяет быстро и эффективно производить изделия на месте, без необходимости создания сложных пресс-форм или инструментов. Это позволяет сократить время производства и снизить затраты на их организацию.
3. Индивидуальное производство
Аддитивные технологии открывают широкие возможности для индивидуализации и персонализации изделий. Благодаря этому, каждый объект может быть создан с учетом уникальных требований и предпочтений конкретного пользователя.
4. Экологическая эффективность
Процесс аддитивного производства может быть более эффективным с точки зрения использования материалов и энергии. Это позволяет сократить отходы и уменьшить экологическую нагрузку на окружающую среду.
5. Инновационный потенциал
Аддитивные технологии продолжают развиваться в различных сферах, теперь с их помощью можно не только создавать новые детали, но и модернизировать старые. К примеру, используя топологическую оптимизацию и бионический дизайн можно создать более легкие детали, которые не будут проигрывать в прочности. А с помощью аддитивных технологий такой дизайн можно не только создать, но и реализовать без длительной подготовки.
Все эти факторы делают аддитивные технологии очень актуальными и перспективными для будущего производства и дизайна.
6.Необходимость
В условиях кризиса зарубежных деталей аддитивные технологии становятся особенно актуальными, так как они позволяют создавать необходимые компоненты и детали прямо на месте, без необходимости их импорта. Это уменьшает зависимость от импорта и риски, связанные с ним, такие как задержки в поставках или увеличение цен.
Также снижается время и стоимость производства, что особенно важно в условиях экономического кризиса
Примеры:
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.
• Гиперкар Czinger 21C, напечатанный на 3D-принтере
Гибридный гиперкар Czinger 21C – средство презентации оригинального метода автомобилестроения, который заключается в том, что сборочные линии и другие процессы традиционный процессы производства сведены к минимуму.
Почти все металлические компоненты печатают на 3D-принтере, и лишь некоторые композитные детали корпуса изготавливаются прессованием. Такой способ производства дает возможность применить оптимизацию по различным критериям, что позволяет добиться наибольшей эффективности производства при наименьшей затрате материала.
• Boeing 777X, 600 деталей двигателей для которого напечатано на 3D принтере
Boeing 777X является первым самолётом в истории, для производства двигателя которого было задействовано настолько большое количество деталей, изготовленных с помощью аддитивного производства.
Самолёт вмещает в себя два двигателя GE9X, каждый из которых состоит примерно из 300 деталей, напечатанных на 3D-принтере в Технологическом центре GE Additive в Огайо и командой Avio Aero в Италии. Важно заметить, что основной новация такого применения аддитивных технологий является переход от 3D-печати несложных деталей (рычагов или ручек кресел) к важнейшей части самолёта – его двигателям.
• «Офис будущего» – Офисный комплекс в Дубае
Немаловажным является также и применение аддитивных технологий в строительстве.
Одним из самых ярких, хотя и не самым новым примером является Китайская компания Winsum специализируется на использовании портальных 3D принтеров, с помощью которых был построен офисный комплекс в Дубае. Кроме того, 3D-печать использовалась также и для изготовления некоторых деталей интерьера.
И это только малая часть возможностей аддитивных технологий. Они уже заняли весомое место в современной промышленности и с каждым годом развиваются всё быстрее, охватывая всё новые сегменты рынка.
Перспективы:
АТ остаются перспективными даже спустя 40 лет после создания, их популяризация приводит к увеличению исследований на эту тему, из чего следует рост числа качественного оборудования и материалов, поэтому спрос на квалифицированных специалистов в этой области растет с каждым годом.
Онлайн-курс «Аддитивные технологии - инструмент для импортозамещения» позволит вам погрузиться в мир аддитивных технологий и изучить их с нуля. Обучение предлагает обширную информацию, которая затрагивает все аспекты и особенности 3D-печати, а главным преимуществом является профессиональное обучение от высококвалифицированных преподавателей. Подробнее
В настоящее время появляется все больше программ дополнительного профессионального образования, которые помогают повысить свою квалификацию и открыть для себя мир 3D-технологий. Специалисты, владеющие навыками проектирования и производства с использованием АТ, могут быть востребованы в различных отраслях, начиная от авиации и медицины, заканчивая архитектурой и промышленным дизайном.
Понятие:
Аддитивные технологии, или 3D-печать, являются процессом создания объектов путем поэтапного добавления материала на основе цифровой модели.
• Вместо того, чтобы вырезать или формовать материал, как это делается в традиционных методах производства, аддитивные технологии начинают с пустого пространства и постепенно добавляют слои материала до создания желаемой формы.
Этот процесс позволяет создавать сложные геометрические формы и уникальные изделия, которые ранее были трудно или невозможно изготовить, путём создания трехмерных объектов путем последовательного нанесения материала слой за слоем на основе цифровой модели.
История 3D-печати:
Изобретение 3D-печати приписывается Чарльзу Халлу, который в 1984 году внедрил концепцию стереолитографии. Он зарегистрировал свое изобретение в 1986 году. Принцип работы стереолитографии заключается в том, что слои полимерной смолы отверждаются при воздействии ультрафиолетового лазера, создавая твердую трехмерную модель.
После этого, другие ученые и инженеры продолжили разрабатывать и совершенствовать технологию 3D-печати. Наиболее известной из них стала фирма Stratasys, основанная в 1988 году Скоттом Крэнтом и Хадсоном Латексом. Они разработали 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:
• производство прототипов • медицину • авиацию • автомобилестроение • ювелирное дело • рекламное дело
Технологии сейчас:
На 2022 год, согласно данным Wohlers насчитывалось 80 основных технологий и подтехнологий 3D-печати, поэтому далее рассмотрим только малую их часть:
1. Стереолитография (SLA): 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 процесс может быть очень точным и позволяет создавать сложные формы и детали. Метод SLA широко используется для изготовления прототипов, а также в некоторых отраслях, таких как медицина и ювелирное производство.
2. Фотополимерное литье (PolyJet):
Эта технология использует струйки жидкой смолы, которая затем затвердевает при облучении ультрафиолетовым светом, образуя листы или слои, которые последовательно образуют окончательный объект.
3. Метод послойного наплавления (FDM): Технология основана на нагреве и нанесении пластичного материала в виде нити слой за слоем.
Нить пластика плавится и затем отверждается, образуя трехмерный объект. Головка принтера двигается вдоль трехмерных координат, основываясь на цифровой модели, и откладывает пластик, который затем охлаждается и становится твердым, формируя часть или объект.
Процесс FDM довольно прост и относительно быстр, и за счет использования различных типов пластика, таких как PLA или ABS, можно получить различные свойства и характеристики в итоговой печати. FDM широко используется для создания прототипов, функциональных деталей и небольших серийных производств.
4. Селективное лазерное плавление (SLM): В процессе SLM, лазерное излучение точечно или сканирующим образом плавит и сливает металлический порошок, чтобы формировать требуемую форму слоя за слоем.
Вначале на платформе распределяется слой металлического порошка. Затем, лазерный луч точечно или сканирующим образом нагревает выбранные области порошка до температуры плавления, что приводит к слиянию металла и образованию сегмента или слоя. Этот процесс повторяется для каждого слоя до получения полного объекта.
Каждая из этих технологий имеет свои преимущества и ограничения, именно поэтому существует огромное количество разновидностей технологий 3D-печати. В каждую из них заложено определённое предназначение (например, создавать детали с повышенной прочностью или гибкостью)
В каждую из них заложено определённое предназначение (например, создавать детали с повышенной прочностью или гибкостью). Вебинары "Аддитивный Level Up" представляют собой уникальную возможность для профессионального развития в области аддитивных технологий. В рамках вебинаров вы изучите контроль геометрии, экономику внедрения АТ, подготовку к 3D-печати, генеративный дизайн и еще большой объем знаний по различным направлениям. Благодаря актуальным темам и интерактивному формату проведения, вебинары "Аддитивный Level Up" становятся настоящим катализатором для профессионального роста и достижения новых высот в мире аддитивного производства: вебинары "Аддитивный Level Up"
Функционал 3D-печати
Почему Аддитивные технологии станут нашим будущим?
Аддитивные технологии имеют ряд преимуществ:
1. Большая гибкость и свобода дизайна
Аддитивные технологии позволяют создавать сложные геометрические формы и структуры, которые сложно или невозможно реализовать с использованием традиционных методов производства. Это открывает новые возможности для инноваций в дизайне изделий.
2. Сокращение времени и затрат на производство
Технология 3D-печати позволяет быстро и эффективно производить изделия на месте, без необходимости создания сложных пресс-форм или инструментов. Это позволяет сократить время производства и снизить затраты на их организацию.
3. Индивидуальное производство
Аддитивные технологии открывают широкие возможности для индивидуализации и персонализации изделий. Благодаря этому, каждый объект может быть создан с учетом уникальных требований и предпочтений конкретного пользователя.
4. Экологическая эффективность
Процесс аддитивного производства может быть более эффективным с точки зрения использования материалов и энергии. Это позволяет сократить отходы и уменьшить экологическую нагрузку на окружающую среду.
5. Инновационный потенциал
Аддитивные технологии продолжают развиваться в различных сферах, теперь с их помощью можно не только создавать новые детали, но и модернизировать старые. К примеру, используя топологическую оптимизацию и бионический дизайн можно создать более легкие детали, которые не будут проигрывать в прочности. А с помощью аддитивных технологий такой дизайн можно не только создать, но и реализовать без длительной подготовки.
Все эти факторы делают аддитивные технологии очень актуальными и перспективными для будущего производства и дизайна.
6.Необходимость
В условиях кризиса зарубежных деталей аддитивные технологии становятся особенно актуальными, так как они позволяют создавать необходимые компоненты и детали прямо на месте, без необходимости их импорта. Это уменьшает зависимость от импорта и риски, связанные с ним, такие как задержки в поставках или увеличение цен.
Также снижается время и стоимость производства, что особенно важно в условиях экономического кризиса
Примеры:
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.
• Гиперкар Czinger 21C, напечатанный на 3D-принтере
Гибридный гиперкар Czinger 21C – средство презентации оригинального метода автомобилестроения, который заключается в том, что сборочные линии и другие процессы традиционный процессы производства сведены к минимуму.
Почти все металлические компоненты печатают на 3D-принтере, и лишь некоторые композитные детали корпуса изготавливаются прессованием. Такой способ производства дает возможность применить оптимизацию по различным критериям, что позволяет добиться наибольшей эффективности производства при наименьшей затрате материала.
• Boeing 777X, 600 деталей двигателей для которого напечатано на 3D принтере
Boeing 777X является первым самолётом в истории, для производства двигателя которого было задействовано настолько большое количество деталей, изготовленных с помощью аддитивного производства.
Самолёт вмещает в себя два двигателя GE9X, каждый из которых состоит примерно из 300 деталей, напечатанных на 3D-принтере в Технологическом центре GE Additive в Огайо и командой Avio Aero в Италии. Важно заметить, что основной новация такого применения аддитивных технологий является переход от 3D-печати несложных деталей (рычагов или ручек кресел) к важнейшей части самолёта – его двигателям.
• «Офис будущего» – Офисный комплекс в Дубае
Немаловажным является также и применение аддитивных технологий в строительстве.
Одним из самых ярких, хотя и не самым новым примером является Китайская компания Winsum специализируется на использовании портальных 3D принтеров, с помощью которых был построен офисный комплекс в Дубае. Кроме того, 3D-печать использовалась также и для изготовления некоторых деталей интерьера.
И это только малая часть возможностей аддитивных технологий. Они уже заняли весомое место в современной промышленности и с каждым годом развиваются всё быстрее, охватывая всё новые сегменты рынка.
Перспективы:
АТ остаются перспективными даже спустя 40 лет после создания, их популяризация приводит к увеличению исследований на эту тему, из чего следует рост числа качественного оборудования и материалов, поэтому спрос на квалифицированных специалистов в этой области растет с каждым годом.
Онлайн-курс «Аддитивные технологии - инструмент для импортозамещения» позволит вам погрузиться в мир аддитивных технологий и изучить их с нуля. Обучение предлагает обширную информацию, которая затрагивает все аспекты и особенности 3D-печати, а главным преимуществом является профессиональное обучение от высококвалифицированных преподавателей. Подробнее
В настоящее время появляется все больше программ дополнительного профессионального образования, которые помогают повысить свою квалификацию и открыть для себя мир 3D-технологий. Специалисты, владеющие навыками проектирования и производства с использованием АТ, могут быть востребованы в различных отраслях, начиная от авиации и медицины, заканчивая архитектурой и промышленным дизайном.
