Метод послойного наплавления — дёшево и сердито

Среди всех способов металлообработки при помощи 3D принтеров послойное наплавление считается самым доступным и дешёвым. Именно по этой причине подобные агрегаты становятся всё более востребованными не только в производственных компаниях и на крупных предприятиях, но и в бытовой среде, грубо говоря, в домашних условиях. Однако сегодня речь пойдёт именно о промышленных масштабах и применении технологии FDM (Fused deposition modeling) для изготовления комплектующих для машиностроения и других тяжёлых отраслей. Итак, что же собой представляет данный метод.

Немного истории

Впервые технология была разработана и применена на практике Скоттом Трампом ещё в середине 80-х годов прошлого столетия. Однако на её доведение до ума и доработку понадобилось ещё несколько лет. В результате, на потребительский рынок продукт попал лишь в 1990 году. В это же время были оформлены патенты на разработку, а также название самой технологии и принтер. Кстати, срок патента истекает в ближайшие два года, что повлечёт за собой изменение ценовой политики и удешевление устройства в современных рыночных реалиях. Однако пока приобрести 3Д принтер считается довольно дорогим удовольствием.

Технология производства

А теперь поговорим о самом методе изготовления деталей при помощи послойного наплавления. Агрегат для произведения таких операций представляет собой набор из нескольких рабочих узлов:

• Экструдер;

• Сопла;

• Рабочая поверхность;

• Нагревательный и охладительный элементы;

• Панель управления;

• Вспомогательные детали.

Сырьё для моделирования методом наплавки заправляется в специальную капсулу с соплом, которое подогревается ТЭНом до нужной температуры плавления. В это же время входная часть капсулы, через которую материал поступает внутрь, наоборот, охлаждается для обеспечения градиента.  Через сопла расплавленный материал слоями наносится на рабочую поверхность, постепенно формируя готовую модель.

Важный момент заключается в том, что для нормальной работы агрегата требуется качественная цифровая копия изготавливаемой детали. Для её построения используются специальные программы типа CAD и т.д. Именно с создания рисунка в цифровом формате начинается работа с принтером. После этого рисунок заливается в соответствующее ПО, управляющее агрегатом, а рабочий инструмент начинает выполнять действия, соответствующие прописанному алгоритму. На последней стадии полученное изделие извлекается из принтера и отправляется по назначению.

Используемые материалы

Изначально в качестве сырья использовался исключительно пластик в форме эластичных нитей, намотанных на катушку. Однако в процессе модернизации стали применяться и другие виды материи, включая различные сплавы легкоплавких металлов. Естественно, температура нагрева сопла при этом значительно выше, что повышает номинальную мощность устройства в несколько раз и удорожает сам процесс изготовления. Но при этом технология получила широкое распространение в промышленных масштабах из-за высокой скорости получения готовых моделей. Незаменимым метод является и для создания прототипов для усовершенствования продукции, модернизации и т.д.

Последние тесты показали, что даже на столь недорогом оборудовании можно получить различные комплектующие к машиностроительной технике и другим сложным механизмам. Хотя точность физических параметров изделия находится на относительно невысоком уровне по сравнению с другими технологиями обработки на 3Д принтерах.

Сферы распространения

То, что многими воспринимается, как игрушка, уже давно стали применять в серьёзных сферах профессиональной деятельности человека. Например, готовые элементы, полученные способом послойного наплавления, вовсю используются в ракетостроении и производстве космических аппаратов. Также отдельные составляющие можно встретить в медицинской отрасли, авиастроении, промышленных станках и т.д. Так что говорить о проигранной такими принтерами борьбе за конкурентоспособность с другими, более совершенными устройствами, пока не имеет смысла. А если в скором времени цены на технику снизятся в разы, то ситуация и вовсе может измениться в пользу послойного наплавления, которое станет доступно всем желающим.