SLS-печать в производстве: обзор применения 3D-печати полиамидом
В этой статье мы рассказываем о том, какие возможности появились в связи с развитием технологии 3D-печати SLS и как они реализуются в производстве. Рассмотрим основные типы принтеров, работающих по этой технологии, особенности их применения, а также интересные примеры реализованных проектов.
Чтобы узнать больше — читайте статью.
Содержание:
- Влияние развития аддитивных технологий на рынок
- SLS. Возможности и сферы применения
- Оборудование
- Сравнение
- Примеры применения
- Заключение
Влияние развития аддитивных технологий на рынок
Механизм часов, напечатанный на принтере Sinterit Lisa
Источник: sinterit.com
В недавнем прошлом наиболее привлекающей внимание сферой для инвестиций были интернет-технологии. Основная причина популярности такого рода инвестирования — низкие затраты, по крайней мере на начальном этапе. Было проще купить домен, немного изучить WordPress и создать ценное предложение для потенциальных клиентов, чем делать что-то еще.
Одна из самых востребованных областей для инвестиций сейчас — стартапы, многие из которых предполагают создание совершенно новых физических объектов, как прототипов всевозможных устройств или их частей.
Прототипирование является одной из областей, которые вызывают большинство проблем у стартаперов — нужно заказать много элементов, чтобы они были дешевыми. Но для владельцев стартапов это довольно рискованно.
В течение многих лет единственным способом сделать полезный прототип был заказ образцов, сделанных на станках с ЧПУ. Это занимало много времени (1-2 недели на деталь), было дорогостоящим и требовало серьезной технической подготовки при проектировании деталей. Другой возможностью было литье под давлением, но намного дороже (т.е. нужна специальная оснастка) и занимало много времени, от 2 до 8 недель.
Контейнеры с откручивающейся крышкой, изготовленные на Sinterit Lisa
Источник: sinterit.com
Всё изменилось с развитием аддитивных технологий. 3D-принтеры не только уменьшили стоимость прототипов, но и существенно сократили время их изготовления.
Имея множество возможных вариантов, владельцы стартапов искали самые доступные, такие как базовые FDM 3D-принтеры. Для простых, не требующих высокой точности продуктов это казалось идеальным решением. Но при изготовлении более сложных элементов, с большим количеством мелких деталей, которые должны иметь малые допуски и высокую долговечность, ограничения наиболее популярных машин становятся более заметными.
Большинство из этих проблем решились с развитием отрасли настольной SLS 3D-печати. С такими компаниями, как Sinterit, процесс создания прототипов становится доступным практически для всех. Можно выделить три наиболее распространенных барьера, мешавших производителям применять технологию SLS:
-
Стоимость. С ценой в 20 раз ниже индустриальных, настольные принтеры начали всё чаще появляться в различных центрах разработки продукции.
-
Размер. Промышленные SLS 3D-принтеры были значительно больше любого настольного аппарата и занимали место сравнимое с деревообрабатывающим станком. Теперь оборудование возможно разместить буквально рядом с компьютером.
-
Сложность. В отличие от промышленных, настольные профессиональные SLS-принтеры оснащаются довольно простым для пользователя программным обеспечением, так что нет нужды искать специально обученного оператора, достаточно небольшой подготовки.
-
Сырье и отходы. После окончания процесса вам достаточно избавиться от оставшегося порошка или даже переработать его для повторного использования с помощью просеивателя. Без затрат на транспортировку и времени ожидания сырья.
-
Возможности. Вы можете печатать сложные объекты без каких-либо опор, даже с подвижными деталями очень высокой точности.
SLS. Возможности и сферы применения
Принцип действия SLS довольно прост. Лазерный луч спекает порошковый материал в герметичной камере, иногда в атмосфере инертного газа — чтобы предотвратить окисление, что увеличивает ассортимент доступных материалов. Поскольку камера предварительно нагревается чуть ниже температуры плавления порошка, лазер используется только для добавления небольшого количества энергии для его спекания.
Подробнее вы можете ознакомиться с технологией в нашей статье "Аддитивные технологии: обзор SLS".
Источник: facebook.com/Sinterit
Самое большое распространение SLS-печать получила, как вы уже наверное догадались, в прототипировании. Высокая точность и возможность печати подвижных элементов стали существенными преимуществами технологии. Также используется в стоматологии, для макетирования, а иногда и при мелкосерийном производстве конечной продукции.
Оборудование
Существует два основных вида SLS 3D-принтеров: настольные и промышленные. Рассмотрим популярные модели каждого из них.
Sinterit Lisa Pro
Источник: facebook.com/Sinterit
Настольный 3D-принтер Lisa Pro является флагманской моделью польской компании Sinterit. Главной особенностью принтера является встроенная камера с возможностью подачи инертного газа. Таким образом, вне зависимости от свойств рабочего материала, удастся избежать окисления и использовать порошок при следующей печати.
Подробности вы можете найти в статье "Обзор компании и 3D-принтеров Sinterit".
Farsoon eForm
Источник: top3dshop.ru
Промышленный 3D-принтер FARSOON eForm был запущен в производство в 2017 году. eForm — идеальный вариант для начинающих развивать свое производство и опытных пользователей, которым нужны машины печатающие различными пластиковыми материалами.
Сравнение
Рассмотрим основные параметры принтеров.
eForm обладает большим потенциалом для производства, имея большую рабочую камеру и обширный список пригодных к печати материалов.
Lisa Pro — более предпочтительный вариант для создания прототипов и макетов в условиях конструкторских бюро и команд разработчиков, ведь он занимает мало места, потребляет мало энергии, намного проще в обращении и позволяет использовать разное ПО.
Примеры применения
AR-очки
Источник: sinterit.com
Рабочие металлургических производств постоянно окружены различными источниками шума, которые мешают им получать полезную информацию. По мнению группы ученых из Германии, дополненная реальность, которая объединяет цифровую информацию с пользовательской средой, могла бы быть лучшим решением этой проблемы.
Data glasses — изобретение профессора Риго Херольда и его коллег по Университету прикладных наук Цвиккау, которые разработали базу данных, призванную улучшить качество продукции и безопасность работников во многих отраслях.
Благодаря высоким технологиям, работники получают в режиме реального времени информацию о рабочих процедурах, а также предупреждения об опасных ситуациях, которые могут произойти на производстве.
Каждая пара очков может быть адаптирована для разных областей применения с отображением различных параметров, иметь нестандартные размеры или оснащаться индикаторами для предупреждения об опасности. Из-за уникальных свойств каждых Data Glasses, они не могут быть созданы массовым производством. Поэтому ученый решил обратиться к 3D-печати для изготовления своего инновационного устройства.
SLS-принтер Sinterit Lisa оказался оптимальным решением для создания принтов высокого качества и снижения необходимых для производства Data Glasses затрат времени и ресурсов. SLS оказалась единственной технологией, которая отвечает всем требованиям. С принтером Sinterit Lisa Риго Херольд создал прототип Data Glasses на 90% дешевле, чем с использованием внешних производителей, сэкономив при этом не только деньги, но и время. Создание прототипа заняло всего один день. Материалами, использованными в этой процедуре, были полимеры, а также резина (в одном из двух доступных уровней твердости). Таким образом, напечатанные элементы могут быть прочными, жесткими или гибкими, если это необходимо.
Производство корпусов для умных ключей
Источник: sinterit.com
Владение недорогим SLS-принтером — первый шаг к разработке функциональных прототипов, организации тестов или даже подготовке к краудфандинговой кампании. Легче получить финансирование для реального продукта, чем использовать самый красивый рендер. Для Себастьяна Религи, технического директора LOCKY, первого в мире производителя умных ключей, это было крайне важно.
Источник: sinterit.com
Потребовалось всего около 18 часов и принтер Sinterit Lisa, чтобы напечатать четыре набора LOCKY для тестов — чтобы вставить ключи и проверить основные функции.
Мотоцикл с электродвигателем
Источник: sinterit.com
E-moto AGH — это команда студентов из AGH University of Science and Technology, которая создала первый электрический внедорожный мотоцикл в своем университете. Помимо демонстрации преимуществ альтернативных источников энергии, они также тестируют новейшие решения для производства деталей, в том числе такие, как настольный SLS 3D-принтер Lisa Pro.
Основная идея проекта — продвижение электродвигателей. Команда E-moto AGH строит свои мотоциклы полностью самостоятельно, от начала и до конца. Многие детали изготавливаются вручную, но некоторые отпечатаны в 3D. Команда использует несколько принтеров, в основном типа FDM. Но была особая задача, для которой требовался SLS 3D-принтер.
Источник: sinterit.com
Якуб Собанский, руководитель группы, рассказывает:
«Нам нужно было напечатать корпус радиатора, и технология SLS была лучшим выбором, поскольку принты более долговечны. Мы также можем ожидать, что некоторые параметры будут более предсказуемыми, по сравнению с технологией FDM. Когда мы рассматриваем долговечность, нет градиента прочности. Широкий ассортимент порошков также важен».
E-moto AGH использовали для этой работы Sinterit Lisa Pro. Одним из преимуществ технологии SLS является то, что вы можете печатать очень сложные конструкции. По этой причине корпус строился на основе сотовой структуры. Воздушные дефлекторы были разработаны таким образом, чтобы не допустить залипания или разрушения радиатора гравием.
Дизайн соединительных элементов
Источник: sinterit.com
Иногда создаваемая модель бывает больше максимального размера, который может создать 3D-принтер. В таком случае необходимо разбить модель на части, которые можно будет впоследствии соединить. Итак, как спроектировать модель так, чтобы все части можно было легко соединять вместе, как сделать их съёмными или создать подвижное блокирующее соединение — читайте далее.
Постоянное соединение
Защелкивающееся
Источник: sinterit.com
Это решение позволяет соединять элементы, если для дополнительных недостаточно места. Он хорошо работает для закрытых корпусов, поскольку нет выступающих частей, но существует небольшой риск случайного отсоединения деталей.
Втулка + канал + крюк
Источник: sinterit.com
Это идеальное решение для использования в элементах с одинаковым профилем. Само соединение остается закрытым, и если зазоры спроектированы правильно, оно очень прочное и стабильное.
Сужающийся рукав
Источник: sinterit.com
Популярное соединение, которое также является очень простым решением. Штифт состоит из нескольких сегментов, составляющих полый элемент, подпружиненных за счет общего основания и зазоров между ними и имеющих наружные утолщения на конце, которыми он и фиксируется в расширяющемся у дна ответном углублении.
Дополнительный штифт
Источник: www.sinterit.com
Преимущество этого соединения заключается в возможности удалить дополнительный штифт после соединения элементов и разъединить детали.
Разъёмное соединение
Защелкивающееся разъёмное
Источник: sinterit.com
Этот способ соединения деталей похож на одно из неразъемных соединений, но дает доступ к крепежным элементам, что позволяет легко его отсоединять.
Винт с резьбой
Источник: sinterit.com
Используя SLS, у вас нет необходимости искать отдельные винты, можно сразу напечатать детали и крепежные элементы идеально подходящие друг к другу.
Штанга с рейками
Источник: sinterit.com
Штанга, с расчетным зазором около 0,05 — 0,1 мм с каждой стороны, позволяет элементам соединяться с помощью силы трения между ними. Чтобы немного его уменьшить, вы можете уменьшить площадь контакта, добавив несколько реек.
Рукав с пазом
Источник: sinterit.com
Это очень полезно и просто одновременно. Вы можете использовать штифт с выступами как своего рода ключ. Правильно спроектированные внутренние каналы позволяют его повернуть и вытащить.
Перегородка
Источник: sinterit.com
Если вы комбинируете правильную толщину стенки и зазоры между элементами, их можно просто соединять, как пазл.
Подвижные соединения
Если модель требует подвижного соединения, SLS — отличный выбор, чтобы сделать это. Вы можете сразу же напечатать их в 3D, благо — никакие перемычки и поддерживающие структуры при печати не нужны.
Шарнир
Источник: sinterit.com
Дополнительный шарик
Источник: sinterit.com
Такое крепление дает элементам большую свободу и идеально подходит для любых соединений, которые требуют подвижности и вращения.
Подвижный шарнир
Источник: sinterit.com
Технология печати SLS 3D идеально подходит везде, где требуется высокая точность и идеальная подгонка, а толщина элементов и стенок составляет несколько миллиметров. Тем более, если модель состоит из замкнутых элементов с малыми зазорами, порядка десятых долей миллиметра.
Заключение
Мы постарались продемонстрировать вам, какие интересные перспективы открывают нам современные технологии 3D-печати. С развитием SLS, миниатюризацией оборудования, расширением спектра материалов и прогрессом программного обеспечения можно заметить все больше 3D-принтеров не только на крупных производствах, но и на столах университетских лабораторий, независимых разработчиков и даже простых любителей.
Рекомендуемые товары
Оставить комментарий