 |
Технология струйного моделирования
|
|
|
|
Технологии создания 3D устройств.
Рис. Базовые способы формирования объектов.
Современные наиболее распространенные аддитивные технологии: - стереолитография (SLA), склеивание и спекание порошков (SLS), - струйные технологии (PolyJet), - экструзия пластика и др.
Технологии проводящих материалов.
Пленочные проводники ↔ объемные детали сложной формы.
Технологии: - спекание порошков, - расплавление металла, - струйное или капельное нанесение чернил или нескольких компонентов с проведением химической реакции.
Для создания тончайших проводящих дорожек используется специальный состав на основе серебра. Принтер использует два картриджа, химические вещества из которых смешиваются вместе и оставляют серебряное изображение на подложке. В процессе работы Ex1 струйным методом слой за слоем наносятся 2 типа чернил с крошечными частицами специальных химических веществ, которые затем вступают в реакцию и формируют на плате проводящие «дорожки». В качестве подложки могут использоваться различные типы пластиков, стекло, бумага, дерево, силикон, и даже ткань.
Способы нагревания: - индукционное, - лучевое (ИК, УФ, лазерное).
Стереолитография (Stereo Lithography Apparatus - SLA).
Рис. Стереолитография (SLA) жидкого фотополимера. Сканирующая система направляет на фотополимер лазерный луч, под действием которого материал на поверхности твердеет и меняет цвет. Рабочая платформа опускается для формирования следующего поверхностного слоя.
Фотополимерные (стереолитографические, SLA, DLP) 3D принтеры требуют другого подхода подготовки модели для печати (слайсинга) нежели «классические» (FDM) 3D принтеры. С учетом возрастающей популярности SLA-принтеров желателен бесплатный и простой в обращении слайсер. Поэтому инженеры из Formlabs сделали open-source слайсер, который работает прямо в браузере, поскольку он написан на javascript.
|
|
|
Вместо лучевой литографии возможно облучение ультрафиолетом через фотомаску (Solid Ground Curing - SGC) предполагает создание готовых моделей из слоёв распыляемого на рабочую поверхность фоточувствительного пластика. После нанесения тонкого слоя пластика он через специальную фотомаску с изображением очередного сечения обрабатывается ультрафиолетовыми лучами. Неиспользованный материал удаляется при помощи вакуума, а оставшийся затвердевший материал повторно облучается жёстким ультрафиолетом. Полости готового изделия заполняются расплавленным воском, который служит для поддержки следующих слоёв. Перед нанесением последующего слоя фоточувствительного пластика предыдущий слой механически выравнивается.
Технология облучения ультрафиолетом через маску.
Склеивание и спекание порошков (Selective Laser Sintering - SLS).
Рис. Схема стереолитографии с использование порошка (powder) под действием УФ лазера.
SLS технология
Каждый слой порошка выравнивается роллером. Сканирующая система направляет в соответствии с управляющей программой лазерный луч, под действием которого порошок данного слоя спекается. Неспекшиеся слои служат опорой верхнему слою. Материалы порошков разнообразны: металл, керамика, порошковый пластик. Возможно изготовление деталей сложной формы без литья (в том числе единичных).
Рис. NASA 3D prints rocket parts — with steel, not plastic
Технология 3D-печати из нескольких металлов одновременно позволяет создавать детали с плавным переходом от одного металла к другому. Детали из градиентных сплавов могут быть очень полезны там, где необходимо соединять конструкции, сильно отличающиеся по своим физическим свойствам, например, коэффициенту температурного расширения.
|
|
|
Рис. Для дозированной подачи в зону печати разных металлов, на печатающей головке установлены четыре сопла со своим видом порошка.
Специальные печатающие головки изготавливают не только стальные, но и стеклянные детали.
Рис. Новый принтер, получивший название G3DP (Glass 3D Printing), для отливки объектов использует аддитивный процесс и состоит из двух камер. Верхняя камера работает в качестве плавильной печи при умопомрачительной температуре 1900 по Форенгейту (°F) или 1038 по Цельсию (°C) для непосредственного расплавления стекла, а нижняя камера предназначена для отжига (нагрева и охлаждения для смягчения стекла).
Послойная печать расплавленной полимерной нитью – (Fused Deposition Modeling – FDM)
Технология FDM печати заключается в следующем: выдавливающая головка с контролируемой температурой разогревает до полужидкого состояния нити из ABC пластика, воска или поликарбоната, и с высокой точностью подаёт полученный термопластичный моделирующий материал тонкими слоями на рабочую поверхность 3D принтера. Слои наносятся друг на друга, соединяются между собой и отвердевают, постепенно формируя готовое изделие.
Рис. Технология FDM печати.
Модель из пластика, напечатанная 3D принтером с технологией FDM печати
Технология струйного моделирования
Технология моделирования или Ink Jet Modelling имеет следующие запатентованные подвиды: 3D Systems (Multi-Jet Modeling или MJM), PolyJet (Objet Geometries или PolyJet) и Solidscape (Drop-On-Demand-Jet или DODJet).
Перечисленные технологии функционируют по одному принципу, но каждая из них имеет свои особенности. Для печати используются поддерживающие и моделирующие материалы. К числу поддерживающих материалов чаще всего относят воск, а к числу моделирующих – широкий спектр материалов, близких по своим свойствам к конструкционным термопластам. Печатающая головка 3D принтера наносит поддерживающий и моделирующий материалы на рабочую поверхность, после чего производится их фотополимеризация и механическое выравнивание.
Технология струйного моделирования позволяет получить окрашенные и прозрачные модели с различными механическими свойствами, это могут быть как мягкие, резиноподобные изделия, так и твёрдые, похожие на пластики.
|
|
|
Технология струйного моделирования
|
|
|
