Группы материалов для 3D-печати
Группы материалов для 3D-печати
Также, как и технологии 3D-печати, материалы для 3D-печати, можно разделить на категории. Большинство материалов для 3D-печати можно разделить между двумя группами: полимеры и металлы (Рисунок 1.1).
- Полимеры
Полимеры, например, пластики, могут использоваться во множестве различных форм, а многообразие их свойств позволяет использовать их во многих областях. Полимеры присутствуют везде - от связующих веществ до биомедицинских устройств. На сегодняшний день, промышленность полимеров больше, чем стали, алюминия и меди, вместе взятых. В 3D-печати полимеры используются в трех различных формах: филамент (нить), связующее и порошок (Рисунок 1.2). Полимеры для 3D-печати можно разделить на две основные категории: термопластики и термосеты. Основное отличие состоит в их реакции на температуру.
Термопластики
Термопластики могут плавиться и застывать снова и снова, сохраняя при этом свои свойства. И традиционная литьевая формовка под давлением, и процесс печати FFF, состоят в нагревании цельного термопластика для пластичного состояния, а затем его выдавливания в форму или наплавления на рабочую платформу, где он в последствии застывает. Наиболее распространенная продукция из термопластика - это пластиковые бутылки, детали LEGO, и пищевая упаковка.
Термосеты
В отличие от термопластиков, термосеты не плавятся. Термосеты - это обычно вязкие жидкости, для застывания которых требуются дополнительные действия. Это могут быть нагрев, освещение, или их сочетание для усиления эффекта. После застывания, термосеты не могут быть расплавлены снова, так как они теряют целостность структуры, когда подвергаются высоким температурам. В процессах SLA/DLP и Струйного нанесения материала используются фотополимерные термосеты, которые застывают под действием лазерного или УФ излучения. Наиболее распространенная продукция из термосетов это двухкомпонентные смолы, шары для боулинга, и термостойкие элементы, например, регуляторы на панели кухонной плиты.
- Металл
В отличие от полимеров, которые используются в различных формах, (филаменты, порошок, связующее), для 3D-печати металлом практически всегда используется порошок. Печать металлом позволяет производить высококачественные функциональные и несущие детали из широкого ряда металлических порошков. Размерное распределение частиц, их форма и подвижность (совместные силы действуют на отдельные частицы, когда они движутся в потоке) являются очень важными показателями, которые являются решающими при выборе металлического порошка для 3D-печати.
- Другие
В некоторых технологиях 3D-печати используется керамика (обычно она выступает примесью к полимеру) или композиты (измельченные филаменты с углеродистым наполнением или метало-нейлоновый порошок).
Полимеры, содержащие керамический порошок, обладают повышенной износостойкостью, что делает их идеальными материалами для применения в области изготовления различных приспособлений. При печати, например, способом SLA для производства пресс-форм с высокой детализацией используется керамический порошок, содержащий связующее вещество. В порошок SLS добавляют углерод, алюминий, графит и стекло для увеличения показателей прочности относительно веса, износостойкости и статического сопротивления. Для метода печати FFF используют более экзотические филаменты, например, полилактиды с добавлением металла или дерева, которые позволяют создавать детали уникальных форм.
| Таблица 1.1 – Классификация технологий 3D-печати | ||
| Процесс | Описание | Технология |
| Наплавление материала  | Процесс аддитивного производства, при котором материал выборочно подается сопло или отверстие | Нанесение методом наплавления (FFF или FDM) |
| Полимеризация в ванне
| Процесс аддитивного производства, при котором жидкий фотополимер выборочно полимеризуется в ванне под воздействием света | Стереолитография (SLA)/Прямая обработка светом (DLP) |
| Синтез на подложке
| Процесс аддитивного производства, при котором тепловая энергия выборочно воздействует на области порошка на подложке | Выборочное лазерное спекание (SLS)/Прямое лазерное спекание металлов (DMLS)/ Выборочная лазерная плавка (SLM)/ Электронно-лучевая плавка (EBM) |
| Таблица 1.1 – Классификация технологий 3D-печати | ||
| Процесс | Описание | Технология |
| Струйное нанесение
| Процесс аддитивного производства, при котором материал выборочно подается на подложку | Струйное нанесение материала (MJ)/ Подача по требованию (DOD) |
| Струйное нанесение связующего
| Процесс аддитивного производства, при котором жидкий связующий агент выборочно связывает области порошка на подложке | Струйное нанесение связующего (BJ) |
| Прямой подвод энергии
| Процесс аддитивного производства, при котором подается сфокусированная тепловая энергия, действие которой расплавляет печатный материал | Лазерное инженерное сетевое формирование (LENS)/ Печать металлом с использованием лазера (LBMD) |
| Листовая ламинация
| Процесс аддитивного производства, при котором листы материала связываются и формируют деталь | Ультразвуковое аддитивное производство (UAM)/ Производство ламинированием объектов (LOM) |
