3D принтерите са нов тип обработващо оборудване, способно да произвежда различни форми и техните приложения стават все по-широко разпространени през последните години. Но има и недостатъци и ситуации, в които не е подходящ за обработка. В какви ситуации 3D принтерите могат да играят своята роля и в какви ситуации традиционната обработка е по-подходяща? По-долу са характеристиките на 3D принтерите и техните разлики от обработката на рязане.
Какво е 3D принтиране?
3D принтерът е устройство, което нарязва 3D данни на тънки резени, за да формира двуизмерни форми, и след това подрежда двуизмерните форми, за да формира триизмерен модел, който е идентичен с формата на 3D данните. За разлика от обработката на рязане, която премахва материалите, обработката на пластмаса, която оформя формованите материали, и обработката на деформация, адитивното производство, известно още като адитивно производство, се разглежда от гледна точка на обработка с добавени материали. Характеристиките на обработка на 3D принтерите се проявяват като „моделиране“ и „наслояване“, които се разделят главно на следните категории въз основа на методите за моделиране и видовете материали за моделиране.
Класификация въз основа на метода на наслояване
Моделиране на разтопено отлагане (FDM): Това е метод на наслояване, който пръска горещо стопен материал от дюза, вариращ от сравнително евтини модели за лична употреба до търговска употреба, с широка гама от продуктови линии. Материалът за моделиране е основно смола, но има и материали за метални фази. Например, в някои термопластични цифрови продукти същите материали като тези, които действително се използват при леене под налягане, могат да се използват за формоване.
Метод на UV формоване: Това е метод за облъчване на ултравиолетови лъчи върху течна смола, за да се втвърди и да се отложат материали. UV облъчването може да се постигне с помощта на UV проектори и лазери, наред с други. По принцип се използва само за оформяне на смолисти материали. Използваните материали са специализирани материали. Методът на формоване слой по слой на прахообразно синтероване използва лазер или други методи за облъчване на тънък слой от прахообразен материал и го нагрява, за да разтвори и втвърди праховия материал. След това поставете върху него тънък слой прахообразен материал и отново извършете лазерно облъчване. Този метод на наслояване се нарича моделиране на наслояване чрез синтероване на прах. Обикновено материалите и добавките се смесват за употреба и функцията на добавките е да стопят и свържат материалите заедно. Приложимите материали за този метод също са специализирани.
Според класификацията на материала
Материал от смола
Метални материали
3D принтерите могат да обработват смола и метални материали. Поради различните материали, които могат да се обработват от различни модели оборудване, е необходимо да се използват различни модели оборудване според целта на дизайна.
3D принтерите често създават у хората впечатлението, че могат лесно да обработват и произвеждат всякакви форми, но в действителност висококачественото моделиране и обработка изисква методи и натрупан опит. Този тип оборудване не може да произвежда всичко на воля. В допълнение, понякога последващата обработка след формоване също изисква повече време, като например премахване на затягащите формовъчни части, използвани за стабилизиране на формата. Много компании предоставят този тип професионални услуги и трябва да дадем приоритет на този подход, за да го постигнем.
Разликата между 3D печат и обработка на рязане
Най-голямата разлика между 3D принтирането и рязането е методът на обработка и освен това има много други разлики.
Разлики в методите на обработка
3D принтер: адитивно производство, което добавя материали за постигане на желаната форма.
Обработка на рязане: Премахване на ненужни части от подобни на блокове материали и обработката им, за да се различи формата, която може да се обработва.
3D принтер: Подреден на базата на 2D форми на напречно сечение, той може да обработва кухи, висящи и извити дупки и т.н. От друга страна, дебелото месо, некухите бучки и т.н. не са подходящи за този тип метод поради на необходимостта от повече материали.
Обработка на рязане: Кухи или вътрешно извити отвори не могат да се обработват. В допълнение, за обработката на надвиснали и напречни отвори е необходимо детайлът да се затяга и фиксира многократно по време на процеса на обработка, така че степента на свобода на формата, която може да се обработва, не е много висока. От друга страна, този метод изрязва форми от блокови материали, което улеснява производството на елементи с дебели стени.
Разлики в данните, необходими за обработка
3D принтер: Необходими са не само данни за 3D дизайн, но и данни за 3D печат. Освен това, в зависимост от формата, може да е необходимо да се проектират опори, което може да изисква специализиран софтуер или 3D данни като STL, STEP, IGS като междинни данни. Създаването на данни за това може да отнеме много време.
Обработка на рязане: Използването на машинни инструменти за рязане може да използва 2D чертежи. През последните години NC "автоматичната обработка" постепенно се превърна в масова, за която широко се използва приложната програма (CAM) за автоматично създаване на NC програми. В допълнение към обичайните 2D формати на данни като DXF, NC програми могат да бъдат създадени и чрез разпознаване на 3D формати на данни като STEP и IGS, особено за сложни форми. От това можем лесно да създаваме данни за постигане на целите на обработката.
Разликата между обработваемите материали
3D принтерите обикновено изискват специализирани материали. Следователно, в допълнение към ограниченията върху незадължителните материали, специализираните материали също имат недостатъци като по-скъпи от общите материали.
Обработка на рязане: Може да обработва не само метали, но и различни други материали като пластмаси.
Примери, които са по-подходящи за 3D печат в сравнение с обработката на рязане
Всеки метод на обработка има своите предимства и недостатъци. По-долу са дадени някои случаи, при които 3D печатът е по-подходящ от машинното рязане.
3D творческо потвърждение: Ако е необходимо да се потвърди външният вид на продукта по време на етапа на планиране на продукта, този метод може да се използва ефективно. В сравнение със спецификациите, чертежите и илюстрациите, той може да осигури по-ясно и по-интуитивно изживяване, тъй като може да се показва пред очите като физически обект.
Куха структура и вътрешно извити отвори: Този метод е много подходящ, ако искате да постигнете куха структура, за да намалите теглото, или ако искате да постигнете сложна извита форма на отвора вътре в продукта. Особено при вътрешно създаване на криви отвори, тъй като рязането включва обработка на отвори от две посоки и тяхното пресичане, може да се създаде само прав отвор с R-ъгъл. Но 3D принтерите могат да постигнат сложни извити и извити отвори.
Производство на пробни продукти: Особено за пластмасови продукти, за да се извърши пробно производство, трябва да се направят пробни форми по време на обработката на рязане. Въпреки това, тъй като 3D принтерите не изискват форми, пробното производство може да се извърши на ниска цена. Друг метод е да се изведе формата, използвана за леене под налягане или щамповане, а не самият прототип.
Конструкция и строителни модели: 3D принтерите са подходящи за създаване на сложни извити структури. В допълнение, той също е опитен в обработката на кухи форми, което го прави по-подходящ за стилизиране на архитектурни модели. В процеса на рязане е трудно да се постигне куха форма, така че трябва да се раздели на множество части за производство и монтаж. В чужди страни феноменът на използване на 3D печат за производство на самите сгради постепенно се увеличава, но проблеми като разходите за материали и прецизността на комбинациите от компоненти все още съществуват.
Многообразие и производство на малки партиди: Предимството на 3D принтерите е, че те не изискват форми и могат да печатат свободно. Поради това 3D принтерите са подходящи за различни видове дребномащабно производство, като например възпроизвеждане на протези и продукти, които вече са изчерпани, както и приспособления, използвани на производствени линии. Може да се използва и за обработка на продукти, които отговарят на различни нужди на клиентите, като например персонализирани автомобилни части. И докато има данни, същото нещо може да се направи незабавно, елиминирайки риска от непродадени и излишни запаси.
Ефективно разграничаване между 3D печат и обработка на рязане
Най-голямото предизвикателство на 3D печата е ниската точност на обработка. За да се използва в комбинация с други части, машинната обработка е от съществено значение. Формата на части, които са прецизно комбинирани с други части, като например винтове, не е подходяща. Скоростта на обработка на 3D печата е по-бавна от рязането, а оперативните разходи, включително материалите, също са високи, което го прави неподходящ за широкомащабно производство. Следователно, с изключение на няколко вида производство на малки партиди, той обикновено се използва за обработка и производство на форми, използвани в проби, прототипи или опити. През последните години също имаше случаи в автомобилната и авиационната индустрия, при които продукти, произведени с 3D принтери, се инсталират директно като крайни продукти, но те все още не са достигнали нивото на заместване на традиционното оборудване за обработка. Дори като прототип, все още има проблеми с прецизността и грапавостта на повърхността, както и трудността на металните материали да бъдат термично деформирани.
Следователно идеалният подход е да се използва 3D печат в някои ограничени приложения (като пробно производство) и да се възприеме обработка на рязане по време на прецизно пробно производство и етапи на масово производство. В допълнение, в ситуации, в които се изисква оценка на производителността на същото ниво като масово произвежданите продукти, 3D принтерите може да не са в състояние да използват същите материали като масово произвежданите продукти. В този момент е необходимо да се използва оборудване за рязане, за да се постигне това.
За разлика от процесите на рязане, които премахват материали, 3D принтерите са оборудване за обработка, което добавя материали за постигане на желаната форма за адитивно производство. Подредете и наслоете 2D формите на срезовете с 3D данни в желаната форма. 3D печатът може да бъде разделен на моделиране на отлагане на стопилка (FDM), ултравиолетово моделиране, моделиране на наслояване чрез синтероване на прах и т.н. според метода на наслояване и може да бъде разделен на смола и метал според използваните материали. Въпреки че също така е възможно да се обработват форми, които не могат да бъдат постигнати чрез рязане, като надвиснали, напречни отвори и вътрешни извити отвори, точността на 3D печата в момента е по-ниска в сравнение с рязането, което изисква специализирани материали и по-дълго време за обработка. Следователно, в сравнение с масовото производство, 3D принтерите са по-подходящи за специално ограничени цели по време на пробно производство и процеси на планиране.