1.2 Основные методы и материалы аддитивных технологий

Современные аддитивные технологии включают в себя несколько методов производства, которые отличаются принципом формирования изделия, используемыми материалами и областью применения. Наиболее распространённые методы можно разделить на четыре основные группы:

1. Метод послойного наплавления (FDM — Fused Deposition Modeling)

Один из самых популярных и доступных методов 3D-печати. В процессе печати термопластичный материал, в основном полимер (PLA, ABS, PETG и др.), нагревается и выдавливается через сопло, послойно формируя объект. Широко используется в прототипировании, малосерийном производстве и образовательных целях.

2. Метод лазерного спекания (SLS — Selective Laser Sintering)

Порошковый материал (обычно полимеры, металлы или керамика) сплавляется лазером, формируя прочные изделия. Преимущество метода — возможность создавать сложные геометрические формы без поддержек. Применяется в авиационной и автомобильной промышленности, а также в медицине.

3. Метод стереолитографии (SLA — Stereolithography)

В основе лежит принцип фотополимеризации — жидкая фотополимерная смола затвердевает под воздействием ультрафиолетового лазера. Позволяет получать детали с высокой точностью и гладкой поверхностью. Используется в ювелирной отрасли, стоматологии и медицине.

4. Метод электронно-лучевого и лазерного плавления (EBM и DMLS)

Применяется для печати только металлических изделий. В процессе используется лазер или электронный луч, который сплавляет металлический порошок. В отличие от SLS-метода, при данном методе порошок расплавляется полностью, а не частично. Кроме того, температуры, используемые при данном методе слишком высоки для полимеров, поэтому данный способ используется только для металлических порошков. Подходит для создания сложных промышленных деталей в авиакосмической отрасли и машиностроении.

Выбор материала зависит от технологии печати и требований к конечному изделию. Основные группы материалов, используемые в этой сфере, и их примеры:

1. Полимеры. Преимущество – низкие температуры плавления.

• PLA (полилактид) — биосовместимый, экологически чистый пластик, используемый в FDM-печати.

• ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол) — прочный и термостойкий материал, подходит для функциональных деталей.

• PETG — сочетает прочность ABS и лёгкость печати PLA.

• Фотополимеры — используются в SLA-печати, обладают высокой детализацией.

2. Металлы. Преимущество – высокая прочность.

• Титан — прочный, лёгкий, коррозионно-стойкий, применяется в авиации и медицине.

• Алюминий — используется для лёгких конструкций в машиностроении.

• Нержавеющая сталь — популярна в промышленном производстве.

• Кобальто-хромовые сплавы — находят применение в стоматологии и медицине.

3. Композиты и специальные материалы.

• Углеродные и стекловолоконные композиты — обладают высокой прочностью при малом весе.

• Керамика — применяется в медицине и электронике.

• Биоматериалы — используются для печати имплантатов и тканей.

Аддитивные технологии включают множество методов, каждый из которых подходит для определённых задач. Разнообразие используемых материалов делает их универсальным инструментом в различных сферах, включая машиностроение, медицину и авиацию. Развитие новых материалов и совершенствование технологий печати позволяют расширять границы их применения, делая производство более эффективным и экологичным.