Главная

Форум

Аддитивные технологии

Быстрое прототипирование - Лазерная стереолитография

Быстрое прототипирование (Rapid Prototyping - RP) - это создание прототипа по специальным технологиям за считанные часы, а не дни или недели, которые требуются для создания прототипов по традиционным технологиям.

Прототип (от др.-греч. протос — первый и типос — отпечаток, оттиск) - это первая модель, опытный образец устройства. Так уж устроен человеческий мозг, что воспринимает информацию лучше, если она представлена в наглядном виде. Прототип и является таким наглядным образцом. Распечатанная картинка или 3D-модель на экране не заменит живого образца, который можно подержать в руках, посмотреть со всех сторон, собрать/разобрать, покрутить подвижные элементы. Для презентаций, для совещаний нет лучшего наглядного материала, чем прототип. Иначе вместо обсуждения проблемы совещания можно получить обсуждения "а что это на рисунке?", "а как оно выглядит сзади", "а вот это прикреплено жёстко или подвижно?". Ну а дизайнерам и объяснять не надо, какое впечатления на заказчика производит прототип нового кузова автомобиля, макет нового здания, скульптуры, которые он может подержать в руках, "пощупать" и прочее, прочее, прочее...

Но у прототипов есть существенный минус - это банально звучит, но их нужно делать. Если cпроектировать 3D-модель скульптуры, здания, детали специалист может довольно быстро и относительно недорого, то чтобы создать первый образец, нужны значительные затраты времени и средств. При технологической проработке создаются специальные приспособления, оснастка, и наконец прототип! Но вот инженеры приняли решение об изменениях в конструкции. Теперь для нового образца нужно заново создавать оснастку, приспособления, тратить всё новые и новые средства, чтобы быстрее пройти так называемый этап жизненного цикла изделия "строить-ломать".

Для сокращения времени создания прототипов и были разработанны RP-технологии. Они позволяют за считанные часы пройти путь от 3D-модели до готового образца без применения специальной оснастки, без переналадки оборудования. А если конструкция будет скорректирована, то создать измененный образец будет так же легко, как и первый.

В настоящее время существуют порядка двух десятков различных технологий быстрого прототипирования, считающихся различными, но все они могут быть объединены в следующие крупные классы:

• Стереолитография - послойное отверждение алигомерной смолы под действием света. Это самая первая в мире RP-технология. Различают лазерную стереолитографию, где засветка производится лазерным лучём, формирующим картинку подобно телевизионному кинескопу, и масочную стереолитографию, где засветка производится лампой через предварительно сформированную "маску" подобно проектору диафильмов.
• Спекание порошков - спекание тонких слоёв насыпанного порошка (полимера, металла) под действием высокой температуры. Чаще источником высокой температуры является лазер, но встречаются и масочные аппараты.
• Ламинирование листовых материалов - послойное склеивание тонких плёнок с вырезанием соответствующих контуров на каждом слое. В последнее время применяются полимерные пленки, напоминающие канцелярский скотч. Начинались же данные технологии с древесного шпона.
• 3D-печать. Несмотря на то, что в последнее время 3D-принтерами называют любые RP-машины, только машины 3D-печати можно отнести к 3D-принтерам по принципу действия. В них имеется печатающая головка как в струйном принтере и она "печатает" слой за слоем контуры детали, каждый проход поднимаясь на толщину слоя. Встречаются машины, которые печатают клеевым составом на впитывающий наполнитель (порошок, песок), а также машины, которые не используют отдельный наполнитель, а весь материал детали проходит через головку - это машины, печатающие каплями расплавленного воска, горячими полиамидными нитями и другие.

Возможно, это не полная классификация, т.к. прогресс неостановим и с каждым годом появляются новые, более совершенные технологии, а также изменяются старые. Так, например, 3D-принтерами раньше называли "бытовые" машины, которые могли уместиться на (не очень маленьком) столе в офисе. К ним порой относились снисходительно, ведь получаемые прототипы по качеству сильно уступали "промышленным", например, стереолитографическим. С развитием технологий 3D-печать из "бытовой" вышла в разряд "промышленных" RP-технологий, с прототипами высочайшего качества. А ранее громоздкие установки (например, ламинаторы), уместились на небольшом офисном столе, что теперь позволяет их в полной мере назвать 3D-принтерами, если не вникать в технологию их работы. Ведь они позволяют распечатать деталь, как картинку, не вставая с кресла!

Изменения терминологии коснулись не только отдельных классов машин, но и всего быстрого прототипирования. Вы заметили красный заголовок в начале страницы? Теперь быстрое прототипирование называют аддитивными технологиями.

Аддитивные технологии (AF-Additive Fabrication) - это класс технологий, в которых деталь формируется наращиваем материала, а не удалением его из заготовки, как в традиционных. Почему же не прототипирование? Посудите сами, разве можно назвать прототипом металлическую деталь, спечённую из порошка, по свойствам превосходящую деталь отлитую? Или песчаные формы для заливки металла, полученные 3D-печатью на песок? Или "напечатанные в 3D" восковые формы для литья по выплавляемым моделям? Это уже полноценные детали. Причём скорость современных RP-машин такова, что позволяет "обогнать" традиционное производство при создании мелких серий деталей. Это уже никакие не прототипы, а именно детали, поэтому обозвать полноценные технологические машины машинами прототипирования язык мировых инженеров не поворачивается. Это уже аддитивные технологии.