АДДИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ. 3D-ПЕЧАТЬ

Аддитивные технологии представляют метод создания трехмерных объектов, деталей и изделий путем пошагового наращивания различных материалов, таких как пластик, металл, бетон и, возможно, в будущем — человеческая ткань. Эти трехмерные конструкции, или 3D-объекты, формируются при помощи 3D-принтеров. Название аддитивных технологий происходит от английского слова "add" — добавлять.

Существует несколько различных областей применения аддитивных технологий, включая:

1. Производство деталей (Rapid Patterns), используемых в качестве шаблонов для конечных изделий, часто в ювелирном деле.
2. Создание форм для прессования (Rapid Tooling) с применением аддитивных методов, которые могут впоследствии использоваться для формования и литья изделий.
3. Прямое цифровое производство (Direct Digital Manufacturing, DDM) — производство конечного продукта с применением аддитивных методов.

Термин «аддитивные технологии» и «3D-печать» часто используются взаимозаменяемо. «3D-печать» широко применяется в контексте работы на домашних принтерах, в то время как в промышленном масштабе обычно употребляются именно «аддитивные технологии».

История аддитивного производства началась с появления первого 3D-принтера, сконструированного Чарльзом Халлом в 1983 году. Устройство было способно напечатать небольшой пластиковый стакан путем последовательного добавления слоев материала с помощью ультрафиолетового излучения. Эта технология получила название «стереолитография» (SLA), и сегодня значительна часть 3D-принтеров работает на основе данного принципа.

Этапы создания продукции с применением аддитивных технологий

Шаги могут изменяться в зависимости от методов и материалов, однако обычно включают в себя:

1. 3D-моделирование или создание эскиза изделия (Computer Aided Design или CAD).
2. Создание уменьшенной копии из более дешевого материала, например, недорого пластика.
3. Печать самого изделия после проверки копии всего за несколько часов.

Аддитивные технологии обеспечивают ряд преимуществ:

• Быстрота изготовления: сложные детали, которые могли бы изготавливаться месяцы традиционными методами, могут быть сделаны за несколько часов с помощью 3D-печати. После, как правило, нет необходимости в дополнительной механической обработке.
• Безотходное производство: при использовании аддитивных технологий, если деталь из металла неудачно изготовлена, ее можно повторно превратить в порошок и использовать снова.
• Отсутствие швов и сварных соединений: в отличие от традиционного производства, аддитивные технологии позволяют создавать изделия без швов и стыков, чего практически невозможно достичь в процессе сварки и штамповки.

Самые распространенные методы создания 3D-изделий

1. Лазерная стереолитография (Stereolithography, LSA): первая технология 3D-печати, в которой модели изготавливаются из жидких фотополимерных смол при помощи ультрафиолетового лазера.
2. Послойное наплавление (Fused Deposition Modeling, FDM): наиболее простая и распространенная технология, где трехмерный объект «вырастает» из нагретого пластикового материала.
3. Селективное лазерное плавление (Selective Laser Melting, SLM): распространенный метод 3D-печати металлом, который позволяет изготавливать геометрически сложные изделия, детали машин и двигателей для промышленного применения.

Применение аддитивных технологий

1. В машиностроении: компании, такие как BMW, Boeing и Siemens Power, используют аддитивные технологии для изготовления прототипов, сложных деталей и продукции с высокими требованиями к качеству.
2. В медицине: аддитивные технологии применяются для создания протезов, сердечных клапанов, искусственных органов и других медицинских изделий. В будущем прогнозируется печать 3D-органов из человеческой ткани и искусственных материалов.
3. В строительстве: технология строительной 3D-печати уже используется для возведения зданий и сооружений в США, Саудовской Аравии, Мексике, Франции, России, ОАЭ. Специальные строительные принтеры изготавливают или небольшие коттеджи, или элементы сооружений, которые потом собираются на месте в здание.

Развитие аддитивных технологий в России происходит медленнее, чем в ряде других стран, при этом в стране самостоятельно применяются методы, такие как прямая лазерная наплавка и динамическое напыление.