3D-прототипирование

Возможности и назначение

Существует большое количество сфер, где прототипирование – обязательный этап производства изделий: машиностроение, строительство, судостроение, медицина, культура, энергетика. Этот метод широко используется в следующих отраслях:

• Авиация и космос
• Ювелирное производство
• Атомная промышленность
• Нефтегазовый сектор

Создание детальной модели – важнейший этап разработки различных объектов: архитектурных, технологических и других. Он бывает:

• промышленным (изготавливаются для предприятий) – различные детали, корпуса или их отдельные элементы);
• транспортными (для предприятий автомобиле-, авиа-, судостроения);
• презентационным (преимущественно в архитектуре, сфере дизайна) – уменьшенные копии городов, скверов, зданий, общественных пространств, строений;
• товарным (преимущественно в рекламе, сфере медиа и развлечений) – обычно экземпляры продуктов для выставок.

С качественно выполненной моделью можно проводить тесты, чтобы проверить ее функциональность, вычислить недостатки, вовремя исправить их.

Данная технология позволяет существенно сократить время и финансовые расходы на создание различных изделий.  

Роль 3D-принтеров

Раньше объемные образцы изготавливали вручную, по чертежам. На это уходило много времени, но с появлением принтеров для трехмерной печати и современного ПО временные затраты свелись к минимуму. Принтер для 3D-печати – устройство, позволяющее выводить трехмерные данные, послойно создавая на их основе физический объект (в нашем случае – 3D-модель). Сборка ручным способом занимала недели и даже месяцы. Это существенно повышало затраты на разработку и могло отсрочить выпуск новой продукции, что также негативно могло сказаться на прибыли компании.

Появилась технология быстрого прототипирования или ТБП, с помощью которой готовые образцы стало возможно получать за несколько дней, часов, а иногда и минут, в зависимости от детализации, размера, других факторов. Так, ТБП – технология, разделяющая создание 3D-образца на несколько этапов:

• создание 3D-деталей на одной из специализированных платформ и сохранение в удобном формате;
• печать на специализированном принтере, выводящем трехмерные данные.

ТБП: виды, примеры

Выбор технологии БП основывается на физических характеристиках изготавливаемых образцов, ведь именно они определяют качество и возможность или, наоборот, невозможность его применения для решения тех или иных задач. 

Описать пример использования и подробнее рассказать о ТБП поможет SLA (лазерная стереолитография). Это одна из самых доступных на сегодняшний день технологий БП, разработанная компанией 3D Systems. Она позволяет получать точные, детально проработанные образцы посредством послойного отверждения жидкого материала под действием луча лазера. 

3D-печать осуществляется с использованием фотополимеров в жидком состоянии, которые накладываются тонкими слоями. Под действием лазера или ультрафиолетового излучения материал приобретает прочность и затвердевает, после чего мы получаем готовую 3D-модель.

SLA помогает оперативно получить прототип с оригинала изделия или с CAD-модели и не требует специальной оснастки и промежуточных этапов обработки.

Сегодня SLA применяют при:

• создании оснастки, приспособлений или прототипов
• производстве промышленной керамики
• формовании
• литье по выжигаемым моделям

Есть и другие технологии БП. К наиболее используемым относят:

• FDM (нанесение термопластов)
• отверждение на твердом основании
• распыление термопластов

• спекание порошков лазером
• моделирование с применением метода склейки

Требования к 3Д-образцу

Готовые прототипы должны быть:

• точными, что возможно, если 3Д-моделированием занимался профессионал;
• наглядными, что можно проконтролировать на этапе проектирования с помощью функции визуализации;
• функциональными.

Еще одно важное условие – деталь должна выполняться быстро. 3D-принтер позволяет существенно сэкономить время, сократить производственные расходы и, в конечном счете, быстрее выпускать продукт на рынок. Поэтому заказы на создание трехмерных образцов популярны, а многие предприятия создают отделения, занимающиеся вопросами трехмерного проектирования и 3D-прототипирования.