Аддитивное производство – важный компонент концепции Industry 4.0

Изготовление на местах компонентов оборудования и запасных частей для автомобилестроения, авиастроения, судостроения и других отраслей промышленности откроет новые перспективы для будущего производства

Аддитивное Производство (Additive Manufacturing) - общее  название всех технологических процессов, которые позволяют создавать трехмерные объекты, добавляя слой за слоем материал: пластик, металл, бетон,  в будущем даже  человеческую ткань.

Общим для всех AM-технологий является использование цифровой 3D-модели (из CAD-программы автоматизированного проектирования или САПР), специального  оборудования и наслаиваемого материала.  Как только схема готова, оборудование AM считывает данные из архива САПР и спекает или последовательно добавляет слои  жидкости, порошка или листового материала,  послойно изготавливая 3D-объект.

Сфера применения технологии Additive Manufacturing безгранична. Первоначально она использовалась для ускоренного создания опытных образцов (прототипов), и в настоящее время она применяется для изготовления готовых деталей в авиастроении, стоматологии, имплантологии, автомобилестроении  и даже создании коллекций "высокой" моды prêt-à-porter.

В то время как принцип послойного добавления  материала достаточно прост, его практическая реализация  зависит от того, где технология применяется: 

• в качестве инструмента визуализации в дизайне

• как средство для создания персонализированных продуктов потребительского класса

• в промышленном производстве

• для производства небольших партий деталей

• для производства органов человека в недалеком будущем 

В некоторых случаях AM понимается как дополнительный компонент субтрактивного процесса (удаление материала, высверливание, фрезеровка) и в меньшей степени в качестве процесса формовки (ковка, штамповка). В общем,  аддитивное производство может предложить профессионалам и потребителям  среду создания, моделирования и/или ремонта любого продукта, и  в процессе своего развития переопределит ныне действующую модель производства.

Технологии Аддитивного производства (AM)

Стереолитография с использованием лазерной техники для спекания слой за слоем фоточувствительного жидкого полимера (изменяет свойства под воздействием света).

В резервуаре с фотополимерной смолой луч лазера послойно  отрисовывает профиль поперечного сечения модели, после чего платформа с объектом опускается на одну толщину слоя. В том случае, если необходимо получить изделие со специальными физико-химическими свойствами,  может использоваться специализированный материал с добавками. Модель можно подвергать механической обработке или использовать в качестве  формы для  литья под давлением, термоформовки или других аналогичных процессов.

FDM (Fused deposition modeling)

 Одна из первых патентованных технологий, позволяющая делать прочные, функциональные изделия неограниченного размера, доступные любому потребителю. Технология используются в биопринтерах, строительных принтерах, доступных всем бытовых 3D-ручках, промышленных принтерах. Модели, изготовленные таким способом, отличаются ярко выраженной слоистой структурой. Материал (ABS-пластик, поликарбонат, полиуретан, и тд.), состав которого зависит от физико-химических свойств будущего объекта,  подается нагретым через экструдер с прецезионным пошаговым перемещением на платформу, где термопластичный материал затвердевает до нанесения следующего слоя. Готовые модели можно подвергать механической обработке или использовать в качестве прототипа.

MJM (Multi Jet Modeling) 

Процесс Многоструйного Моделирования аналогичен  печати на струйном принтере. Головка с  экструдерами (числом в несколько сотен) перемещается по осям x, y, z распыляя небольшие струи термополимерного материала. Модели, полученные таким методом, отличаются гладкой поверхностью с высокой степенью детализации, поэтому эта технология востребована в стоматологии, промышленном и архитектурном дизайне, разработке электронных компонентов. Стоимость таких 3D-принтеров достаточно высока.

3DP (Цветная струйная печать)

Технология была разработана в Массачусетском Технологическом Институте.  Модель строится в контейнере, заполненном  порошковым материалом. Печатная головка принтера наносит небольшое количество связующего материала послойно для склеивания модели. Первоначально технология называлась «гипсовая трехмерная печать», потому что  для этих целей использовались гипсовый порошок и вода.  Сейчас технология позволяет создавать трехмерные модели из пластика, песчаных смесей и даже металла, причем отсутствует необходимость в поддерживающем материале. Практическая ценность моделей изготовленных таким способом невысока, в основном за счет низкой прочности. Единственная технология, позволяющая делать полноцветные объекты.

SLS (Selective Laser Sintering)

В технологии селективного лазерного спекания (SLS) используется лазер, спекающий  порошок  из пластика, металла, керамики или стекла по контуру будущей модели. Порошок наносится послойно специальным валиком. Во время цикла платформа с будущей моделью опускается на одну толщину слоя,  пока не завершится весь процесс. В отличие от  технологии SLA здесь нет необходимости в опорном  материале, что дает возможность моделировать сложную геометрию изделия. Кроме того, изготовленные таким способом модели отличаются высокой прочностью,  правда, материалы и оборудование для этой технологии достаточно дороги.

Аддитивные  технологии изменят мир так же,  как изменил в свое время Интернет, возможно, спектр их применения выходит далеко за пределы существующих потребностей человека.