ММК Спецтехнология ЛА 2013

Рис. 5.74. Принцип создания моделейпрототипов по технологии FDM

Установки работают с различными моделирующими материалами: ABSпластиком (ABS) и «медицинским пластиком» ABSi, поликарбонатом (PC и PCISO), полифенилсульфоном (PPSF). Ни материалы отличаются прочностью и термостабильностью, не и формируются, не дают усадку и не впитывают влагу. Они обеспечивают высокую точность и функциональность моделей-прототипов

— из них можно собирать действующие прототипы (рис. 5.75). Размер изготавливаемой детали может достигать 600 х 600 х 500 мм. Прототипы, размеры которых превосходят габариты рабочей зоны, можно изготовить по частям, а затем собрать в единое целое (например, склеивая отдельные части). Если несколько деталей помешаются в рабочей зо не установки, то возможно их параллельное изготовление.

Американское космическое агентство NASA рассматривает возможность использования технологии FDM в космосе. Ведь в космическую экспедицию берется ограниченное количество запчастей ко всему оборудованию. Загрузив исходный пластик и компактную машину, можно будет сделать из этого пластика требуемую деталь.

Рис. 5.75. Модель, полученная по технологии FDM

3D-принтеры

Большинство систем быстрого прототипирования имеет высокую стоимость, которая может достигать сотен тысяч долларов. В последние годы все большее распространение получают более дешевые системы послойного изготовления моделей — ЗD-принтеры. Они имеют сравнительно небольшие габариты, сопоставимые с размером персонального компьютера (рис. 5.76).

Программное обеспечение компьютера разрезает трехмерную модель объекта на поперечные сечения или слои, толщина которых колеблется в диапазоне от 0,0875 до 0,2 мм. Последовательная печать полученных поперечных сечений осуществляется от основания объекта к его вершине. При осуществлении трехмерной печати прежде всего наносится тонкий слой порошка толщиной, соответствующей толщине слоя поперечного сечения создаваемой модели (рис. 5.77).

Рис. 5.76. ЗD-принтер

Рис. 5.77. Подвижная рама с выравнивающим валом движется слева направо, выравнивая порошок и перенося его в область создания модели

В ЗD-принтере имеются две камеры: подающая и рабочая, выравнивающий валик и блок печати, изображенный на рисункаx 5.77 и 5.78 в виде квадратика, установлены вместе на подвижной раме. Перед началом работы принтера поршень подающей камеры опущен вниз (объем камеры при этом минимален) и полностью заполнен порошком. Поршень рабочей камеры полностью поднят (объем камеры равен нулю).

Цикл печати очередного сечения состоит из следующих этапов:

•поршень подачи порошка поднимается на величину толщины слоя, а поршень в области создания модели опускается на эту же величину (рис.

5.77);

•каретка с печатающей головкой перемещается вправо, ролик переносит очередную порцию порошка из подающей камеры в рабочую. На очередной тонкий (около 0,1 мм) слой порошка в нужных местах через печатающую головку наносится связующее вещество. В тех местах, где оно было нанесено, порошок твердеет;

•затем поршень блока подачи порошка перемещается на один слой вверх, а поршень в области, предназначенной для создания модели, опускается на один слой вниз (рис. 5.78);

•процесс повторяется до тех пор, пока не будет напечатана модель всего объекта.

Рис. 5.78. В процессе движения головки справа налево она

печатает очередной слой сечения модели

Поскольку верхние слои порошка поддерживаются нижними, модель объекта создается без использования специальный несущих элементов. При этом могут быть напечатаны объемы любой сложной конфигурации, недоступной для других аналогичных систем.

После завершения печати модель объекта извлекается, с нее удаляются излишки порошка. В качестве порошка используете обычный гипс или крахмал. Для увеличения прочности и долго вечности поверхность модели может быть пропитана циано-акрилатными смесями, воском, эпоксидной смолой или другими материалами. Затем модель сушится. Она готова к внесению изменений в ее дизайн в тот же день, обычно уже в течение не скольких часов.

Программное обеспечение ЗD-принтера позволяет масштабировать полученную в CAD-системе модель, при необходимости наложить текстуру и раскрасить. Использование нескольких емкостей с цветным клеящим веществом обеспечивает получение модели того же цвета, что и исходная компьютерная модель. При построении модели не требуется присутствия оператора. Современные технологии позволяют осуществлять одновременную печать сразу нескольких моделей с заполнением всего объема рабочей камеры.

В ЗD-принтерах применяется технология 20-печати с 24-битным представлением цвета, Четыре емкости с цветным клеящим веществом (голубое, пурпурное, желтое и прозрачное) обеспечивают получение цветной модели того же цвета, что и исходная компьютерная модель. Разработано программное обеспечение для ЗD-принтеров, в которых используются печатающие головки с разрешением 600 dpi и цветной связующий мелкодисперсный порошок.

Скорость получения образца 25—50 мм/ч по высоте, что в 5—10 раз быстрее, чем позволяют другие технологии быстрого прототипирования. Стоимость изготовления 1 см3 образца, составляют 0,3 доллара. Модульная конструкция и применение стандартных печатающих головок делают сервисное обслуживание доступным даже в домашних условиях. Используемые материалы нетоксичны и полностью безопасны, что позволяет работать с ЗD-принтерами непосредственно в офисе.

Полученные в ЗD-принтерах прототипы используются для визуализации разрабатываемого изделия, проведения различных тестов, для создания форм для точного литья и литье по выплавляемым моделям (рис. 5.79). Для изготовления цветных и монохромных высококачественных изделий: моделей дизайна, образцов для оценки эргономичности изделий могут использоваться композитные материалы.