1. Главная
  2. Блог
  3. Полезные статьи
  4. 10 заблуждений о 3D-печати металлом

10 заблуждений о 3D-печати металлом

7 Февраля 2019
189

3D-печать металлическим порошком сделала стремительный рывок в развитии за последние десять лет. При этом с развитием отрасли появилось множество мифов и заблуждений. Эксперты Терем3D используют свой отраслевой опыт, чтобы разобраться с десятью наиболее распространенными заблуждениями про аддитивные технологии и найти правду.

Миф 1. Аддитивное производство заменит традиционное производство

Некоторые специалисты считают, что почти все в будущем будет изготавливаться по технологиям 3D-печати. 

Действительно, в ближайшие годы стоимость производства с помощью 3D-печати будет снижаться и печать станет еще более популярной. При этом она может оставаться дорогой для производства больших партий деталей.  

Те, кто работают с аддитивными технологиями (далее - АТ), считают их дополнением к традиционному производству. Детали, которые проще изготовить на трехосном станке с ЧПУ обычно так и производят. При этом изделия сложной формы и с геометрическими особенностями можно создавать только на 3D-принтере. Такие детали невозможно выполнить с использованием традиционного производства. Кроме того, напечатанные детали получаются легче, а на изготовление расходуется меньше материала. 

Аддитивное производство металлических изделий будет в способствовать продаже станков с ЧПУ и других традиционных инструментов для обработки деталей. Завод будущего будет включать в себя множество технологий производства! Задача инженеров по разработке продукции будет заключаться в том, чтобы знать, когда использовать конкретную технологию для придания продукции наибольшей ценности.

Печать металлом.jpg


Детали, которые проще изготовить на трехосном станке с ЧПУ обычно так и производят. При этом изделия сложной формы и с геометрическими особенностями можно создавать только на 3D-принтере. (фотография предоставлена Glenn McKechnie).



unnamed (3).jpg

На фото: Диаграмма Ишикавы для параметров, влияющих на качество напечатанных на металлическом 3D-принтере изделий (предоставлена доктором Кристофом Хаберландом (Christoph Haberland), компания Siemens Industrial Turbomachinery AB)

Миф 2. Почти все может быть изготовлено с помощью АТ

Аддитивное производство хорошо подходит для создания сложных деталей и деталей по индивидуальному заказу, которые невозможно сделать традиционным способом. Повышение сложности деталей не добавляет значительных затрат на моделирование детали на станке. Но это высказывание не учитывает дополнительного времени на разработку или последующую обработку детали.

Изготавливать детали простой геометрии на металлическом 3D-принтере нерентабельно. Это не означает, что они не могут быть сделаны с использованием АТ. Могут, но дешевле изготавливать традиционно. Металлические 3D-принтеры созданы для решения куда более сложных задач.

Миф 3. Нужно только нажать кнопку печати, а станок сделает все остальное

Один из самых больших мифов об АТ: большинство металлических 3D-принтеров производят детали с минимальными припусками. На самом деле, детали, требующие высокой точности, подвергаются механической обработке или постобработке другим способом. Большое количество задач по предварительной и последующей обработке не автоматизировано и требует знаний и навыков оператора.

Некоторые производители начинают решать эту проблему, интегрируя АТ в станки с ЧПУ для производства гибридных систем. 

При подготовке модели оператор должен решить, как лучше всего расположить детали и где и какие типы опорных конструкций и анкеров использовать. Кроме того, он должен определить наилучшие рабочие параметры станка, чтобы оптимально расплавлять металл и успешно моделировать качественные детали. 

unnamed (2).jpg

На фото: Кристоф Хаберланд из компании Siemens Industrial Turbomachinery AB создал диаграмму Ишикавы с факторами, влияющими на качество деталей при печати на металлическом 3D-принтере. 

Миф 4. Настольные 3D-принтеры аналогичны промышленным системам АТ

Бесчисленные новости, голливудские фильмы, телесериалы и личные беседы изображали недорогие трехмерные принтеры способными производить высококачественные детали промышленного качества. Это не так. Например, в недавнем фильме Ocean's Eight («Восемь подруг Оушена») представлен настольный 3D-принтер, производящий золотые ювелирные изделия с драгоценными камнями на таких уровнях качества, которые просто не достижимы. Некоторые промышленные станки высокого технического уровня могут обрабатывать драгоценные металлы, такие как золото, но хорошие результаты могут потребовать несколько суток последующей обработки.

Сегодня материалы для систем АТ на основе экструзии доступны на рынке, так что проникновение процесса metal AM на дешевый рынок настольных компьютеров – лишь вопрос времени. Тем не менее, между настольными 3D-принтерами и высокотехнологичными системами аддитивного производства будет сохраняться большой разрыв в качестве и скорости в течение некоторого времени.

В любом случае, это не должно истолковываться как обесценивание настольных 3D-принтеров. На самом деле, наоборот; настольные 3D-принтеры – невероятно ценные инструменты для генерации идей и для моделирования по прототипу. Мы твердо убеждены, что почти каждый инженер или дизайнер должен иметь под рукой настольный 3D-принтер. Однако они также должны иметь доступ к машинам промышленного производства, когда им требуется выполнить определенные работы.

Миф 5. АТ позволяют удешевить детали

Люди считают, что при помощи аддитивного производства можно выпускать детали по более низкой цене. Это так, когда речь идет о небольших и средних объемах производства. При обычном производстве затраты  уменьшаются по мере увеличения объема производства. С АТ затраты остаются примерно постоянными, за некоторыми исключениями. Точка безубыточности – точка, где пересекаются две линии – сильно варьируется в зависимости от размера детали, цены материала и производительности станка в сочетании с другими факторами.

unnamed (1).jpg

На фото: при традиционном производстве затраты обычно уменьшаются по мере увеличения объема производства. При AM затраты остаются примерно постоянными, за некоторыми исключениями

Миф 6. 3D-принтер будет в каждом доме

Некоторые считают, что 3D-принтер будет в каждом доме. Вряд ли Даже самые простые настольные 3D-принтеры требуют навыков проектирования и программных средств, недоступных большинству людей. Большинство современных 3D-принтеров слишком дороги, чтобы покупать их без конкретной цели. 

В будущем могут появиться простые и недорогие 3D-принтеры, предназначенные для детей и любителей. Они будут пригодны только для печати определенными материалами. Появление 3D-принтера, предназначенного для изготовления шоколада и других продуктов, возможно. Но лучше этот вид работы оставлять кулинарным специалистам. Идея 3D-печати дома сродни использованию многочисленных швейных машин, но уже мало кто носит одежду домашнего производства.

Миф 7. Большая часть «продукции 3D-печати» действительно произведена с использованием 3D-печати

Мы часто обсуждаем «продукцию 3D-печати», выполненную из металла и/или полимера. Большая часть изделий вообще не печатается. Мы видим это на примере обуви, где с помощью 3D-печати изготавливается только подошва или часть стельки или сандалии. Основная часть изделия выполняется с использованием одного или нескольких методов обычного производства.

Еще один пример - гитары, выпускаемые компанией ODD Guitars с использованием 3D-печати. Мы можем называть их 3D-печатными гитарами, но только их основные корпуса печатаются на 3D-принтерах. Гитарные шейки обрабатываются на станках ЧПУ, мосты и тюнеры отливаются, а пластмассовые кольца и ручки изготавливаются методом литья под давлением. Другие части гитар производятся с использованием других методов.

unnamed.jpg

Рис. 4. Вариант слева не подходит для AM

Еще примерит - устройства для выравнивания зубов Invisalign, выпускаемые компанией Align Technology. Мы можем называть их стоматологическими выравнивателями, напечатанными на 3D-принтерах, но AM используется только для одной детали процесса. Сами выравниватели не печатаются в формате 3D. Разрабатывается цифровая модель зубов пациента. Специалист-ортодонт манипулирует цифровой моделью для создания серии моделей зубов. Каждая трехмерная модель печатается на системе с фотополимеризационной ванной, которая служит в качестве «формы». При высоких температурах формируется термопластичный пластификатор . Пятиосный фрезерный станок используется для отсечения излишнего материала, чтобы выравниватель был хорошо подогнан по линии десны. Лазерная гравировка, галтовка и другие процессы используются для маркировки, полировки и очистки. Процесс от начала до конца действительно представляет собой фабрику будущего, причем АТ является лишь его частью.

Фактически, изделия такого типа были бы невозможны или недоступны по цене без использования АТ.

Миф 8. Большинство технологий 3D-печати металлом аналогичны

Системы сплавления порошкового слоя (Fusion Powder Bed) отличаются от систем послойной плавки материала с прямым использованием энергии (Directed Energy Deposition); системы лазерной плавки порошкового слоя (Laser Powder Bed Fusion) отличаются от систем электронно-лучевой плавки порошкового слоя (Electron Beam Powder Bed Fusion). Детали, выпускаемые с помощью разных технологий, могут иметь различные металлургические свойства, опорные конструкции, анкеры и качество обработки поверхности. Объем последующей обработки тоже разный.

Важно понимать, что ни одна технология не лучше всех остальных. Каждая технология имеет свои преимущества и недостатки. Принтеры тоже. Понимание типов принтеров и технологий важно для выбора технологии и способа проектировки.

Миф 9. Напечатанные на металлическом 3D-принтере детали хуже обычных деталей

В таблице приведены некоторые общие рекомендации, как выполняется сравнение напечатанных деталей с деталями обычного производства.

При использовании металлических 3D-принтеров сокращается количество материала и вес изделий. Поэтому вы можете использовать более прочный и дорогой материал и получить еще более качественную и функциональную деталь. Общая стоимость материала будет ниже, поскольку используется меньшее количество материала.


Механические свойства
Обработка поверхности
Отливка в песчаную форму AM превосходит AM превосходит
Прецизионная отливка AM превосходит AM уступает
Кованая или штампованная деталь AM уступает AM уступает

 В таблице мы сравнили детали АТ с деталями, выпускаемыми на обычном производстве

Миф 10. Материалов для аддитивного производства мало

Большая часть технического проектирования связана с выбором материала. Специалист должен выбрать каким материалом будет напечатана деталь. Как вариант, можно подобрать материал и технологию печати, чтобы получить наилучший результат. 

Уже сейчас существует огромное количество материалов для 3D-печати металлом. Посмотрите в каталоге материалов Терем3D. И это только начало. С каждым годом доступных для печати материалов будет все больше.

Заключение

Технология 3D-печати металлом становится популярнее и популярность будет увеличиваться дальше. Будет доступно больше ресурсов для развития и совершенствования этой технологии. Появятся еще более производительные и более дешевые станки.

Недостаточное понимание реалий процесса 3D-печати металлом не дает применять технологию широко. Мы в Терем3D хотим рассказать, как применять 3D-печать с выгодой! Ведь правильные решения делают счастливыми поставщиков станков, материалов и вызывают восторг у клиентов.

Нажмите для звонка
+7(495)956-0404
3D-консультации
Ребрендинг: Terem3D = i3D
Компания Terem3D объявляет о начале ребрендинга. В ближайшее время она будет полностью преобразована в группу компаний i3D.