Scurt istoric:

Imprimarea 3D reprezinta o tehnologie nu atat de noua pe cat s-ar crede, insa care, in ultimul deceniu, a devenit din ce in ce mai accesibila maselor permitand, incurajand si, mai mult decat atat, stimuland inovatia si cresterea eficientei in numeroase domenii prin libertatea de proiectare fara precedent, lipsa necesitatii uneltelor, timp si costuri scazute.

Domenii studiate:

  • SLA (Stereolithography)

  • FDM (Fused deposition modeling)

  • MJM (Multi-Jet Modeling)

  • SLS (Selective Laser Sintering)

  • DLP

  • SDL (Selective Deposition Lamination)

  • LOM (Laminated object manufacturing)

  • SHS (selective heat sintering)

METODE DE PRODUCȚIE INDUSTRIALĂ ȘI PROTOTIPARE RAPIDĂ PRIN ADIȚIE (ADDITIVE MANUFACTURING)

Proiect de atestat

 Îndrumător

 Prof. Marius Ududec

 Elev

Hănțăscu Raul Alexandru

 
 
 

FDM – Fused Deposition Modeling – Modelare prin Extrudare

Tehnologia de prototipare rapidă FDM (Fused Deposition Modeling), în traducere Modelare prin Extrudare Termoplastică (depunere de material topit) este cea mai utilizată tehnologie de fabricare aditivată datorită simplității si a accesibilității acesteia. Este utilizată în modelare, prototipare dar și în aplicații de productie. Alte denumiri utilizate sunt: MEM (Melting Extrusion Modeling), extrudare termoplastică TPE (Thermoplastic Extrusion), FFF (Fused Filament Fabrication).

Cu ajutorul unei aplicații software dedicate, modelul 3D dorit este feliat inițial în secțiuni transversale numite straturi (layere). Tehnologia de printare constă în trecerea unui filament din material plastic printr-un extrudor ce îl incalzeste pana la punctul de topire, aplicandu-l apoi uniform (prin extrudare) strat peste strat, cu mare acuratețe pentru a printa fizic modelul 3D conform fișierului CAD.

Capul (extrudorul) este încălzit pentru a topi filamentul plastic, deplasandu-se atat pe orizontală cat și pe verticală sub coordonarea unui mecanism de comanda numerică, controlat direct de aplicația CAM a imprimantei. În deplasare, capul depune un șir subțire de plastic extrudat care la racire se întărește imediat, lipindu-se de stratul precedent pentru a forma modelul 3D dorit.

SLA – Stereolithography – Stereolitografie

Stereolitografia (SLA sau SL) este o tehnologie de prototipare rapidă utilizată la scara largă în mediul industrial pentru realizarea matrițelor, modelelor și chiar a componentelor funcționale. Cunoscută și sub numele de foto-solidificare sau fabricare optică, stereolitografia implică utilizarea unui fascicul laser cu lumină ultravioletă pentru solidificarea unei rașini fotopolimerice lichide aflată în cuva de construcție a imprimantei. Sub actiunea luminii laser ultraviolete acestă rașină curabilă (sensibilă la lumină ultravioletă) se solidifică în straturi succesive obtinandu-se astfel modelul solid 3D.

Modelul 3D dorit este feliat initial în secțiuni transversale pe care fasciculul laser o traseaza pe suprafața rașinei lichide. Expunerea la lumină laser ultravioletă solidifică modelul trasat pe rașina lichidă rezultand un strat solid construit (printat 3D) care se adauga la stratul precedent construit.

După finalizarea construcției, modelul 3D obtinut este imersat intr-o baie chimică separată, pentru indepartarea excesului de rașină dupa care este tratat intr-un cuptor cu radiații ultraviolete pentru intarirea finală.

DLP – Digital-Light Processing – Expunerea digitala a luminii

Tehnologia de printare DLP (Digital Light Processing) reprezintă un proces de fabricare aditivă bazat pe utilizarea luminii UV pentru solidificarea unor rășini polimerice lichide. Dezvoltata de Texas Instruments, tehnologia DLP are ca element principal cipul DMD (Digital Micromirror Device) – o matrice de micro-oglinzi folosite pentru modularea spatiala rapida a luminii.

Inițial, modelul 3D CAD este convertit de aplicatia software a printerului 3D în secțiuni transversale (felii) ale obiectului, apoi infomațiile sunt trimise către imprimanta și cipul DMD.

Pentru fiecare sectiune transversala a modelului 3D CAD, lumina UV emisa de un proiector este modulata și proiectată prin intermediul cipului pe suprafata rasinii polimerice aflata în cuva de construcție. Fiecare micro-oglindă individuală a cipului DMD proiectează pixeli din secțiunea transversală a modelului 3D. Sub actiunea luminii UV, rasina lichidă fotoreactivă (sensibilă la lumină ultravioletă) se solidifică în straturi succesive.

Deoarece intreaga secțiune transversală este proiectată într-un singură expunere, viteza de constructie a unui layer (sectiune) este constantă indiferent de complexitatea geometriei. Indiferent că se printează o piesă simplă sau simultan 10 piese complexe, viteza de printare ramane constantă.

SLS – Selective Laser Sintering – Sinterizare Laser Selectivă

Tehnologia de prototipare rapidă SLS (Selective Laser Sintering), tradusă prin Sinterizare Laser Selectivă, a fost patentată la sfarsitul anilor 1980 și este apropiată de SLA. Pe langă denumirea SLS se foloseste pe scara largă și denumirea generică LS (Laser Sintering), sau Sinterizare Laser.

Tehnologia SLS implică folosirea unui fascicul laser de mare putere (ex. un laser CO2) pentru topirea (sinterizarea) unor pulberi în straturi succesive obtinandu-se astfel modelul 3D dorit.

Modelul 3D dorit este convertit inițial în secțiuni transversale (felii) ale obiectului și trimise apoi printerului. Pe baza informatiilor primite, fasciculul mobil al laserului topeste (sinterizează) selectiv stratul de pulbere aflat pe platforma de constructie din interiorul cuvei, conform fiecarei sectiuni transversale.

Dupa finalizarea secțiunii, platforma pe care sunt construite modelele 3D este coborâtă înauntrul cuvei cat să poata fi realizată urmatoarea secțiune transversală. Se aplică un nou strat de pulbere care este apoi uniformizată dupa care procesul se repetă până la finalizarea intregului model 3D conform fisierului CAD.

În timpul printării, modelul 3D este în permanență încadrat în pulberea de construcție, ceea ce permite printarea unor geometrii extrem de complexe fără material suport. Pulberea ramasă în cuva de construcție poate fi reutilizată la printarile ulterioare.

Obiectele 3D obtinute prin sinterizarea laser sunt poroase și nu necesită finisare ulterioara decat daca se doreste intarirea acestora prin înfiltrare.

3DP / 3D inkjet printing – Printare inkjet tridimensională

Tehnologia de printare tridimensională 3DP (Three-Dimensional Printing) mai poarta și numele de 3D inkjet printing sau Plaster-based 3D printing (PP). Printarea tridimensională a fost printre primele tehnologii 3D pătrunse în România și reprezintă încă tehnologia favorită în domenii precum arhitectură și designul. Până la apariția tehnologiei LOM cu hârtie, 3DP era singura tehnologie care permitea printarea 3D color.

Printarea tridimensională 3DP implică utilizarea tehnologiei de printare injket pentru solidificarea unei pulberi introdusă camera de constructie (fabricare) a imprimantei prin lipirea particulelor cu ajutorul unui material liant.

Inițial, modelul 3D CAD este convertit în secțiuni transversale (felii) ale obiectului și trimise apoi imprimantei. Un strat subțire de pulbere este introdus în platforma de constructie dupa care este întins, distribuit și compresat uniform cu ajutorul unei role speciale. Capul de printare aplica apoi jetul de material liant urmand structura (felia) proiectată a modelului 3D și rezultând astfel un layer al obiectului 3D din pulbere solidificată cu liant. Odata ce un layer este finalizat, platforma de construcție coboară cu exact grosimea unui layer, dupa care procesul de printare este reluat.

Prin repetarea operațiunii se vor construi layere succesive, unul deasupra celuilalt, pana la realizarea piesei finale. Pe măsura ce procesul avansează, piesa este cufundată în pulbere, ceea ce constituie un suport natural pentru geometriile mai complexe.

Dupa finalizare și scoatere din camera de construcție, piesa finală se introduce intr-o cuva pentru indepartarea prin suflare a pulberii ramase în diversele cavități și goluri. În cursul printării liantului pot fi adaugate și culori, rezultând obiecte 3D color cu aplicabilitate în multe domenii.

LOM – Laminated Object Manufacturing – Fabricarea Stratificată prin Laminare

Tehnologia LOM (Laminated Object Manufacturing) sau Fabricarea Stratificată prin Laminare este o tehnologie mai putin cunoscută, cu toate ca primul sistem de fabricare LOM a fost dezvoltat înca din 1991 de compania Helisys Inc.

Tehnologia LOM permite fabricarea stratificată a obiectului 3D din straturi de hârtie sau plastic care sunt lipite împreună, unul peste altul, și decupate cu ajutorul unui cuțit sau al unui laser. Materialul de printare folosit poate fi furnizat atat în rola (plastic) cat si în foi sau coli (hârtie).

Inițial, modelul 3D CAD este convertit în secțiuni transversale (felii) ale obiectului și trimise apoi imprimantei. Cu ajutorul unei surse laser sau unui cuțit, printerul decupează din foaia de material solid straturile care vor compune piesa 3D. Restul de materialul nefolosit în urma decupării este caroiat marunt de cutit (sau sursa laser) pentru ca la sfarsitul procesului sa poata fi îndepărtat manual. Stratul finalizat este lipit de stratul anterior cu ajutorul unui adeziv aplicat pe partea inferioara a foii.

Tot timpul construcției, piesa 3D este încadrată (împachetată) în materialul de construcție ceea ce permite printarea unor geometrii complicate fără material suport. La finalul procesului, piesa 3D apare împachetată în materialul în exces care va fi indepartat manual. Restul de material este aruncat neputând fi utilizat la printari ulterioare.

O tehnologie noua denumită 3D paper printing, îmbină printarea inkjet cu tehnologia LOM. Secțiunile transversale din hârtie sunt intai printate color utilizând tehnologia inkjet obisnuită ți apoi decupate în layere , rezultând un model 3D cu rezoluție full-color.

PJP – PolyJet Printing – Printare PolyJet cu Fotopolimeri

Tehnologia de printare 3D PJP (PolyJet Printing), întalnită și sub numele de Jetted Photopolymer, sau sub denumirea de MultiJet Printing (MJP) este o altă tehologie de fabricare aditivă, similară oarecum cu stereolitografia (SLA) deoarece utilizează tot foto-solidificarea unui fotopolimer lichid. Tehnologia PolyJet este însă similară și cu tehnologia de printare inkjet obisnuită. Spre deosebire de imprimantele de birou care spreiaza un jet de cerneala, printerele 3D PolyJet emit un jet de fotopolimeri lichizi care sunt ulterior întăriți la lumina UV.

Modelul 3D CAD este inițial convertit în secțiuni transversale (felii) ale obiectului și transmise apoi imprimantei. Capul de printare spreiază un jet de fotopolimeri lichizi cu care proiectează o secțiune transfersală extrem de subțire pe platforma de construcție. Această secțiune este apoi întărită cu ajutorul luminii UV, dupa care procesul se repetă strat dupa strat creând modelul 3D final. Modelele complet întarite pot fi manipulate și utilizate imediat, fără operații suplimentare de post-procesare.

©2018 by Metode de producție industrială și prototipare rapidă prin adiție (additive manufacturing). Proudly created with Wix.com

This site was designed with the
.com
website builder. Create your website today.
Start Now