Imprimantele 3D sunt un nou tip de echipamente de procesare capabile să fabrice diverse forme, iar aplicațiile lor au devenit din ce în ce mai răspândite în ultimii ani. Dar are și dezavantaje și situații în care nu este potrivit pentru prelucrare. În ce situații își pot juca rolul imprimantelor 3D și în ce situații este mai potrivită procesarea tradițională? Mai jos sunt caracteristicile imprimantelor 3D și diferențele lor față de procesarea de tăiere.
Ce este imprimarea 3D?
O imprimantă 3D este un dispozitiv care taie datele 3D în felii subțiri pentru a forma forme bidimensionale și apoi stivuiește formele bidimensionale pentru a forma un model tridimensional care este identic cu forma datelor 3D. Spre deosebire de prelucrarea prin tăiere care îndepărtează materiale, prelucrarea plastică care modelează materialele formate și prelucrarea prin deformare, fabricarea aditivă, cunoscută și sub denumirea de fabricație aditivă, este considerată din perspectiva prelucrării cu materiale adăugate. Caracteristicile de procesare ale imprimantelor 3D se manifestă ca „modelare” și „stratificare”, care sunt împărțite în principal în următoarele categorii pe baza metodelor de modelare și a tipurilor de materiale de modelare.
Clasificare pe baza metodei de stratificare
Fused Deposition Modeling (FDM): Aceasta este o metodă de stratificare care pulverizează material topit la cald dintr-o duză, variind de la modele relativ ieftine pentru uz personal până la uz comercial, cu o gamă largă de linii de produse. Materialul de modelare este în principal rășină, dar există și materiale pentru fazele metalice. De exemplu, în unele produse numerice termoplastice, pentru turnare pot fi folosite aceleași materiale ca cele utilizate efectiv în turnarea prin injecție.
Metoda de turnare UV: este o metodă de iradiere a razelor ultraviolete pe rășină lichidă pentru a o întări și a depune materiale. Iradierea UV poate fi realizată folosind, printre altele, proiectoare UV și lasere. Practic este folosit doar pentru modelarea materialelor rășinoase. Materialele folosite sunt materiale specializate. Metoda de turnare strat cu strat de sinterizare a pulberii folosește laser sau alte metode pentru a iradia un strat subțire de material pulbere și îl încălzește pentru a dizolva și solidifica materialul sub formă de pulbere. Apoi așezați un strat subțire de pulbere de material deasupra acestuia și efectuați din nou iradierea cu laser. Această metodă de stratificare se numește modelare de stratificare prin sinterizare cu pulbere. În general, materialele și aditivii sunt amestecați pentru utilizare, iar funcția aditivilor este de a topi și de a lega materialele împreună. Materialele aplicabile pentru această metodă sunt de asemenea specializate.
După clasificarea materialelor
Material rășină
Materiale metalice
Imprimantele 3D pot procesa rășină și materiale metalice. Datorită diferitelor materiale care pot fi prelucrate de diferite modele de echipamente, este necesar să se utilizeze diferite modele de echipamente în funcție de scopul proiectării.
Imprimantele 3D dau adesea oamenilor impresia că pot procesa și produce cu ușurință orice formă, dar, în realitate, modelarea și procesarea de înaltă calitate necesită metode și experiență acumulată. Acest tip de echipament nu poate produce totul după bunul plac. În plus, uneori post-procesarea după turnare necesită, de asemenea, mai mult timp, cum ar fi îndepărtarea pieselor de turnare de prindere utilizate pentru stabilizarea formei. Multe companii oferă acest tip de servicii profesionale și ar trebui să acordăm prioritate acestei abordări pentru a o realiza.
Diferența dintre imprimarea 3D și procesarea de tăiere
Cea mai mare diferență între imprimarea 3D și tăiere este metoda de procesare și există multe alte diferențe în plus.
Diferențele în metodele de procesare
Imprimantă 3D: fabricație aditivă care adaugă materiale pentru a obține forma dorită.
Procesare de tăiere: Îndepărtarea pieselor inutile din materiale precum blocuri și prelucrarea lor pentru a distinge forma care poate fi prelucrată.
Imprimantă 3D: Stivuită pe baza formelor de secțiune transversală 2D, poate procesa găuri goale, suspendate și curbate etc. Pe de altă parte, carnea groasă, cocoloașele care nu sunt goale etc. nu sunt potrivite pentru acest tip de metodă datorită la nevoia de mai multe materiale.
Procesare de tăiere: găurile goale sau curbate intern nu pot fi prelucrate. În plus, pentru prelucrarea găurilor suspendate și transversale, este necesară strângerea și fixarea piesei de prelucrat de mai multe ori în timpul procesului de prelucrare, astfel încât gradul de libertate al formei care poate fi prelucrată nu este foarte mare. Pe de altă parte, această metodă decupează forme din materiale bloc, facilitând producerea de elemente cu pereți groși.
Diferențele de date necesare pentru prelucrare
Imprimantă 3D: sunt necesare nu numai datele de proiectare 3D, ci și datele de imprimare 3D. În plus, în funcție de formă, poate fi necesară proiectarea suporturilor, care pot necesita software specializat sau date 3D precum STL, STEP, IGS ca date intermediare. Crearea datelor pentru aceasta poate dura mult timp.
Procesare de tăiere: Utilizarea mașinilor-unelte pentru tăiere poate folosi desene 2D. În ultimii ani, „prelucrarea automată” NC a devenit treptat mainstream, pentru care programul de aplicație (CAM) pentru crearea automată a programelor NC este utilizat pe scară largă. Pe lângă formatele obișnuite de date 2D, cum ar fi DXF, programele NC pot fi create și prin recunoașterea formatelor de date 3D precum STEP și IGS, în special pentru forme complexe. Din aceasta, putem crea cu ușurință date pentru a atinge obiectivele de prelucrare.
Diferența dintre materialele prelucrabile
Imprimantele 3D necesită în general materiale specializate. Prin urmare, pe lângă limitările privind materialele opționale, materialele specializate au și dezavantaje, cum ar fi că sunt mai scumpe decât materialele generale.
Procesare de tăiere: nu poate prelucra numai metale, ci și diverse alte materiale, cum ar fi materialele plastice.
Exemple care sunt mai potrivite pentru imprimarea 3D în comparație cu procesarea de tăiere
Fiecare metodă de prelucrare are avantajele și dezavantajele sale. Mai jos sunt câteva cazuri în care imprimarea 3D este mai potrivită decât prelucrarea prin tăiere.
Confirmare creativă 3D: Dacă este necesar să se confirme aspectul produsului în timpul etapei de planificare a produsului, această metodă poate fi utilizată eficient. În comparație cu specificațiile, desenele și ilustrațiile, poate oferi o experiență mai clară și mai intuitivă, deoarece poate fi afișat în fața ochilor ca un obiect fizic.
Structură goală și găuri curbate interioare: Această metodă este foarte potrivită dacă doriți să obțineți o structură goală pentru a reduce greutatea sau dacă doriți să obțineți o formă de găuri curbată complexă în interiorul produsului. Mai ales când se creează găuri curbate în interior, deoarece tăierea implică prelucrarea găurilor din două direcții și intersectarea lor, poate fi creată doar o gaură dreaptă cu un unghi R. Dar imprimantele 3D pot realiza găuri complexe curbate și curbate.
Producția de produse de probă: În special pentru produsele din plastic, pentru a realiza producția de probă, matrițele de probă trebuie realizate în timpul procesării de tăiere. Cu toate acestea, deoarece imprimantele 3D nu necesită matrițe, producția de probă poate fi efectuată la costuri reduse. O altă metodă este de a scoate matrița utilizată pentru turnarea prin injecție sau ștanțare, mai degrabă decât prototipul în sine.
Modele de construcție și construcție: imprimantele 3D sunt potrivite pentru crearea de structuri curbe complexe. În plus, este, de asemenea, priceput în prelucrarea formelor goale, făcându-l mai potrivit pentru stilizarea modelelor arhitecturale. În procesul de tăiere, este dificil să se obțină o formă goală, așa că trebuie împărțită în mai multe părți pentru fabricare și asamblare. În țările străine, fenomenul de utilizare a imprimării 3D pentru a produce clădiri în sine crește treptat, dar probleme precum costurile materialelor și precizia combinațiilor de componente încă există.
Varietate multiplă și producție în loturi mici: Avantajul imprimantelor 3D este că nu necesită matrițe și pot scoate liber. Prin urmare, imprimantele 3D sunt potrivite pentru diferite tipuri de producție la scară mică, cum ar fi reproducerea protezelor și a produselor care sunt deja epuizate, precum și a dispozitivelor de fixare utilizate pe liniile de producție. Poate fi folosit și pentru a procesa produse care îndeplinesc diferite nevoi ale clienților, cum ar fi piese auto personalizate. Și atâta timp cât există date, același lucru se poate face imediat, eliminând riscul stocurilor nevândute și excedentare.
Distingeți eficient între imprimarea 3D și procesarea de tăiere
Cea mai mare provocare a imprimării 3D este precizia redusă de prelucrare. Pentru a fi utilizat în combinație cu alte piese, prelucrarea este esențială. Forma pieselor care sunt combinate precis cu alte piese, cum ar fi șuruburile, nu este potrivită. Viteza de procesare a imprimării 3D este mai lentă decât tăierea, iar costurile de operare, inclusiv materialele, sunt, de asemenea, mari, ceea ce o face nepotrivită pentru producția la scară largă. Prin urmare, cu excepția câtorva tipuri de producție în loturi mici, este utilizat în general pentru prelucrarea și producerea matrițelor utilizate în probe, prototipuri sau încercări. În ultimii ani, au existat și cazuri în industria auto și aviație în care produsele realizate cu imprimante 3D sunt instalate direct ca produse finale, dar nu au atins încă nivelul de înlocuire a echipamentelor tradiționale de procesare. Chiar și ca prototip, există încă probleme cu precizia și rugozitatea suprafeței, precum și dificultatea materialelor metalice de a fi deformate termic.
Prin urmare, abordarea ideală este să utilizați imprimarea 3D în unele aplicații limitate (cum ar fi producția de probă) și să adoptați prelucrarea prin tăiere în timpul producției de probă precise și a etapelor de producție în masă. În plus, în situațiile în care este necesară evaluarea performanței la același nivel cu produsele produse în serie, este posibil ca imprimantele 3D să nu poată utiliza aceleași materiale ca produsele produse în serie. În acest moment, este necesar să folosiți echipamente de tăiere pentru a-l realiza.
Spre deosebire de procesele de tăiere care îndepărtează materiale, imprimantele 3D sunt echipamente de procesare care adaugă materiale pentru a obține forma dorită pentru fabricarea aditivă. Stivuiți și stratificați formele 2D ale secțiunilor de date 3D în forma dorită. Imprimarea 3D poate fi împărțită în modelare prin depunere în topitură (FDM), modelare ultravioletă, modelare stratificată prin sinterizare a pulberii etc. conform metodei de stratificare și poate fi împărțită în rășină și metal în funcție de materialele utilizate. Deși este posibil să se prelucreze și forme care nu pot fi obținute prin tăiere, cum ar fi găurile surplombante, găurile transversale și găurile curbate interne, acuratețea imprimării 3D este în prezent mai mică în comparație cu tăierea, necesitând materiale specializate și timp mai lung de procesare. Prin urmare, în comparație cu producția de masă, imprimantele 3D sunt mai potrivite pentru scopuri special limitate în timpul proceselor de producție și planificare de probă.