Рис. 1. Применение поддержек структур при изготовлении изделия

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
ОМСКИЙ НА
УЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (145) 2016
14
и пропускается через специальное сопло (рис. 4).
Головка нагревает материал и подает его на изде-
лие. Электронная система регулирует подачу ма-
териала и управляет движением головки и стола. 
Алгоритм управления печатающей головкой должен 
предусматривать наплавление слоя полимера безот-
рывно, что создает некоторые ограничения при из-
готовлении изделий с закрытыми полостями.
Схематично печатающее устройство, в котором 
реализован FDM-метод, показано на рис. 5. 
Толщина слоя регулируется скоростью враще-
ния подающих роликов. После нанесения пластик 
остывает и затвердевает. В качестве исходного 
материала используют как термореактивные, так 
и термопластичные полимеры. Основными тре-
бованиями к таким полимерам являются низкая 
температура плавления и высокие механические 
свойства. Для 3D-печати FDM-методом применяют 
ABS-пластик, поликарбонат, полиметакрилат, поли-
капролактон, полифенилсульфон, полиамиды, по-
листирол, лигнин, парафиноподобные соединения 
и другие [5]. Свойства перечисленных материалов 
отличаются друг от друга, поэтому выбор исходно-
го материала зависит от требований к конечному 
изделию. В целом же для большинства изделий, 
по совокупности характеристик, более всего под-
ходит и наиболее часто применяется ABS-пластик 
(акрилонитрилбутадиенстирол). Он обладает высо-
кими прочностными характеристиками, устойчив 
к растворам щелочей кислот, спиртов. Температура 
размягчения ABS-пластика составляет 100 
0
С, что до-
статочно для того, чтобы избежать тепловой дефор-
мации детали, работающей в обычных условиях. 
Температура плавления ABS-пластика (210–245 
0
С) 
в печатающей головке легко достижима. Текучесть 
расплава такова, что минимальная толщина нано-
симого слоя составляет не менее 50–100 мкм. Этот 
материал легко поддается механической и химиче-
ской обработке. В последнем случае при обработке 
растворителем (например, ацетоном) ABS-пластик 
склеивается с образованием монолитной структу-
ры [6], что бывает необходимо при соединении не-
скольких разных деталей.
Преимуществами FDM-технологии являются:
— относительная простота процесса и доступ-
ность оборудования. В глобальной сети существует 
проект RepRap, который предоставляет в открытом 
доступе все схемы и комплектующие, позволяющие 
собрать принтер самостоятельно. 
— невысокая цена производства. Исходные ма-
териалы относительно недороги и доступны. При 
наличии небольшого экструдера несложно наладить 
изготовление прутка;
— 
большой выбор исходных материалов. 
На рынке представлено множество цветов и оттен-
ков ABS-пластика и других подходящих для этого 
метода материалов.
К недостаткам можно отнести: 
— необходимость использования поддержек;
— необходимость дополнительной обработки 
после окончания печати (удаление поддержек, ме-
ханическая обработка);
— ограниченная возможность изготовления не-
скольких изделий одновременно на одном устрой-
стве, поскольку головка наносит каждый слой по-
лимера безотрывно. 
На рис. 6 представлены образцы макетов, изго-
товленных по технологии FDM [7]. 
Выборочное лазерное спекание (Selective Laser 
Sintering, SLS-метод). Этот способ был разработан 
Карлом Декартом (Carl Deckard) в Университете 
Остина (США) и запатентован в 1989 году фирмой 
DTM Corporation [8]. В качестве исходных материа-
лов используют порошки, состоящие из частиц пла-
стика, керамики, стекла, металла. Частицы порошка 
покрывают слоем полимера, обеспечивающим воз-
можность спекания. 
Перед началом печати, рабочую камеру и по-
рошок необходимо предварительно прогреть 
до равномерной температуры. Это позволяет из-
бежать температурных перепадов в процессе печа-
ти. Порошок при помощи разравнивателя (валика 
или пластины) распределяется равномерным слоем
по всей площади, предназначенной для печати. 
После этого лазер запекает только те участки по-
рошка, которые соответствуют сечению модели 
на этом слое (рис. 7) [9]. В случае, когда использует-
ся металлический порошок, после печати объекта, 
проводят его окончательное спекание в термопечи. 
Это необходимо для того, чтобы снять возникшие
в процессе печати внутренние напряжения и уда-
лить остатки полимера из изделия и придать ему 
монолитную структуру.
Процесс запекания варьируется по температуре 
(задается мощностью лазера) и длительности (зада-
ется программой управления лазером). 
Минимальная толщина запекаемого слоя состав-
ляет 0,1–0,15 мм, а вертикальная скорость печати —

жүктеу/скачать 4.34 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: