МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ПМИГ

РЕФерат

по дисциплине «Конструкционные биоматериалы»

Тема: Аддитивные технологии в машиностроении. Аддитивные технологии и быстрое прототипирование.

Студент гр. 2503		Малышев К.А.
Преподаватель		Степанов С.К.

Санкт-Петербург

2025

Содержание

	Введение	3
1	Основы аддитивных технологий	4
1.1	Определение и принципы работы аддитивных технологий	4
1.2	Основные методы и материалы аддитивных технологий	5
2	Аддитивные технологии в машиностроении	8
2.1	Производство деталей и узлов	8
2.2	Быстрое прототипирование	9
2.3	Влияние на промышленность	11
3	Преимущества, недостатки и перспективы	13
3.1	Достоинства и ограничения	13
3.2	Новые разработки и перспективы развития	15
	Заключение	16
	Список использованных источников	17

Введение

Современное машиностроение активно развивается благодаря внедрению передовых технологий, направленных на повышение эффективности производства, снижение затрат и улучшение качества продукции. Одним из таких инновационных направлений являются аддитивные технологии, позволяющие изготавливать изделия методом послойного наращивания материала. В отличие от традиционных способов обработки, таких как литьё, фрезерование или штамповка, аддитивное производство предоставляет возможность создавать сложные конструкции с высокой точностью и минимальными потерями материала.

Особенно важную роль аддитивные технологии играют в быстром прототипировании, которое позволяет инженерам и конструкторам оперативно разрабатывать и тестировать новые изделия. Быстрое создание прототипов упрощает процесс проектирования, сокращает время вывода продукции на рынок и снижает расходы на производство опытных образцов. Благодаря этим преимуществам 3D-печать активно применяется в машиностроении, авиационной и автомобильной промышленности, медицине и других сферах.

Несмотря на очевидные достоинства, аддитивные технологии имеют ряд ограничений, таких как высокая стоимость оборудования, ограниченный выбор материалов и сравнительно низкая скорость производства по сравнению с традиционными методами. Однако постоянное совершенствование технологий, разработка новых материалов и интеграция с автоматизированными системами производства делают аддитивное производство перспективным направлением для дальнейшего развития промышленности.

Целью данной работы является изучение принципов работы аддитивных технологий, их применения в машиностроении, а также рассмотрение их преимуществ, недостатков и перспектив.

1 Основы аддитивных технологий

1.1 Определение и принципы работы аддитивных технологий

Аддитивные технологии (АТ) — это метод производства, основанный на послойном создании изделий на основе цифровых 3D-моделей. В отличие от традиционных методов обработки, таких как фрезерование, токарная обработка или литьё, аддитивное производство добавляет материал, а не удаляет его. Благодаря этому подходу можно изготавливать детали сложной геометрии, которые трудно или даже невозможно создать традиционными способами.

Основой аддитивного производства является цифровая 3D-модель, которая создаётся с помощью программного обеспечения для трёхмерного проектирования (CAD — Computer-Aided Design). После создания модели её конвертируют в специальный формат (например, STL или OBJ), пригодный для дальнейшей обработки. Затем программа разрезает 3D-модель на тонкие горизонтальные слои, после чего полученные данные передаются на аддитивное оборудование, которое слой за слоем формирует объект.

Процесс создания изделия включает несколько ключевых этапов:

1. Разработка цифровой модели — инженер или дизайнер создаёт 3D-модель детали в специализированном программном обеспечении (AutoCAD, SolidWorks, Fusion 360 и др.).

2. Подготовка к печати — модель конвертируется в нужный формат, нарезается на слои, и задаются параметры печати (толщина слоя, температура, скорость подачи материала и др.).

3. Процесс послойного создания — оборудование наносит материал слой за слоем, формируя конечное изделие. В зависимости от технологии это может быть наплавление, спекание, полимеризация или экструзия.

4. Финишная обработка — в зависимости от технологии, напечатанная деталь может подвергаться дополнительной обработке: шлифовке, полировке, термообработке или покраске.

Одним из главных принципов аддитивных технологий является минимизация отходов. В традиционном производстве значительная часть материала уходит в стружку, а в аддитивном производстве расходуется только тот материал, который необходим для создания изделия. Это делает технологию более экономичной и экологичной.

На сегодняшний день аддитивные технологии применяются в различных отраслях, включая машиностроение, медицину, авиацию, автомобилестроение и строительство. Они позволяют не только ускорить процесс проектирования и производства, но и значительно сократить затраты на разработку сложных конструкций.