3D printeri ir jauna veida apstrādes iekārtas, kas spēj izgatavot dažādas formas, un to pielietojums pēdējos gados ir kļuvis arvien izplatītāks. Bet tam ir arī trūkumi un situācijas, kad tas nav piemērots apstrādei. Kādās situācijās savu lomu var pildīt 3D printeri un kādās situācijās piemērotāka ir tradicionālā apstrāde? Tālāk ir norādītas 3D printeru īpašības un to atšķirības no griešanas apstrādes.
Kas ir 3D druka?
3D printeris ir ierīce, kas sagriež 3D datus plānās šķēlēs, veidojot divdimensiju formas, un pēc tam saliek divdimensiju formas, veidojot trīsdimensiju modeli, kas ir identisks 3D datu formai. Atšķirībā no griešanas apstrādes, kas atdala materiālus, plastmasas apstrādes, kas veido materiālus, un deformācijas apstrādes, piedevu ražošana, kas pazīstama arī kā piedevu ražošana, tiek aplūkota no apstrādes ar pievienotiem materiāliem viedokļa. 3D printeru apstrādes raksturlielumi izpaužas kā "modelēšana" un "slāņošana", kas galvenokārt tiek iedalītas sekojošās kategorijās, pamatojoties uz modelēšanas metodēm un modelēšanas materiālu veidiem.
Klasifikācija pēc slāņošanas metodes
Fused Deposition Modeling (FDM): šī ir slāņošanas metode, kas izsmidzina karsti kausētu materiālu no sprauslas, sākot no salīdzinoši lētiem modeļiem personīgai lietošanai līdz komerciālai lietošanai ar plašu produktu līniju klāstu. Modelēšanas materiāls galvenokārt ir sveķi, bet ir arī materiāli metāla fāzēm. Piemēram, dažos termoplastiskajos skaitliskajos izstrādājumos liešanai var izmantot tos pašus materiālus, ko faktiski izmanto iesmidzināšanā.
UV formēšanas metode: tā ir ultravioleto staru apstarošanas metode uz šķidriem sveķiem, lai tos sacietētu un nogulsnētu materiālus. UV apstarošanu var panākt, cita starpā izmantojot UV projektorus un lāzerus. Pamatā izmanto tikai sveķu materiālu veidošanai. Izmantotie materiāli ir specializēti materiāli. Pulvera saķepināšanas slāņa liešanas metode izmanto lāzeru vai citas metodes, lai apstarotu plānu pulvera materiāla slāni un uzsildītu to, lai izšķīdinātu un sacietētu pulvera materiālu. Pēc tam pa virsu uzklājiet plānu materiāla pulvera kārtu un vēlreiz veiciet lāzera apstarošanu. Šo slāņošanas metodi sauc par pulvera saķepināšanas slāņu modelēšanu. Parasti izmantošanai tiek sajaukti materiāli un piedevas, un piedevu funkcija ir izkausēt un savienot materiālus kopā. Arī šai metodei piemērojamie materiāli ir specializēti.
Pēc materiālu klasifikācijas
Sveķu materiāls
Metāla materiāli
3D printeri var apstrādāt sveķus un metāla materiālus. Tā kā dažādi materiāli, ko var apstrādāt ar dažādiem iekārtu modeļiem, ir nepieciešams izmantot dažādus iekārtu modeļus atbilstoši konstrukcijas mērķim.
3D printeri nereti cilvēkiem rada iespaidu, ka viņi var viegli apstrādāt un izgatavot jebkuru formu, taču patiesībā kvalitatīvai modelēšanai un apstrādei ir vajadzīgas metodes un uzkrāta pieredze. Šāda veida iekārtas nevar ražot visu pēc vēlēšanās. Turklāt dažkārt pēcapstrādei pēc formēšanas arī nepieciešams vairāk laika, piemēram, noņemot formas stabilizēšanai izmantotās saspiešanas formas daļas. Daudzi uzņēmumi sniedz šāda veida profesionālus pakalpojumus, un, lai to panāktu, mums šī pieeja ir jāpiešķir prioritāte.
Atšķirība starp 3D drukāšanu un griešanas apstrādi
Lielākā atšķirība starp 3D drukāšanu un griešanu ir apstrādes metode, un papildus tam ir daudz citu atšķirību.
Apstrādes metožu atšķirības
3D printeris: piedevu ražošana, kas pievieno materiālus, lai sasniegtu vēlamo formu.
Griešanas apstrāde: nevajadzīgu detaļu noņemšana no blokiem līdzīgiem materiāliem un to apstrāde, lai atšķirtu apstrādājamo formu.
3D printeris: sakrauts, pamatojoties uz 2D šķērsgriezuma formām, var apstrādāt dobus, nokarenus un izliektus caurumus utt. No otras puses, bieza gaļa, nedobi gabali utt. nav piemēroti šāda veida metodēm, jo uz nepieciešamību pēc vairāk materiāliem.
Griešanas apstrāde: Dobus vai iekšēji izliektus caurumus nevar apstrādāt. Turklāt, lai apstrādātu pārkares un šķērsvirziena caurumus, apstrādes procesā ir nepieciešams vairākas reizes saspiest un nostiprināt sagatavi, tāpēc apstrādājamās formas brīvības pakāpe nav ļoti augsta. No otras puses, šī metode izgriež formas no bloku materiāliem, atvieglojot biezu sienu elementu izgatavošanu.
Apstrādei nepieciešamo datu atšķirības
3D printeris: ir nepieciešami ne tikai 3D dizaina dati, bet arī 3D drukas dati. Turklāt atkarībā no formas var būt nepieciešams projektēt balstus, kam var būt nepieciešama specializēta programmatūra vai 3D dati, piemēram, STL, STEP, IGS kā starpdati. Datu izveide šim nolūkam var aizņemt ilgu laiku.
Griešanas apstrāde: Izmantojot darbgaldus griešanai, var izmantot 2D rasējumus. Pēdējos gados NC "automātiskā apstrāde" pakāpeniski ir kļuvusi par galveno virzienu, kurai plaši tiek izmantota lietojumprogramma (CAM) automātiskai NC programmu izveidei. Papildus parastajiem 2D datu formātiem, piemēram, DXF, NC programmas var izveidot arī, atpazīstot 3D datu formātus, piemēram, STEP un IGS, īpaši sarežģītām formām. No tā mēs varam viegli izveidot datus, lai sasniegtu apstrādes mērķus.
Atšķirība starp apstrādājamiem materiāliem
3D printeriem parasti ir nepieciešami īpaši materiāli. Tāpēc papildus izvēles materiālu ierobežojumiem specializētajiem materiāliem ir arī trūkumi, piemēram, tie ir dārgāki nekā parastie materiāli.
Griešanas apstrāde: ar to var apstrādāt ne tikai metālus, bet arī dažādus citus materiālus, piemēram, plastmasu.
Piemēri, kas ir piemērotāki 3D drukāšanai, salīdzinot ar griešanas apstrādi
Katrai apstrādes metodei ir savas priekšrocības un trūkumi. Tālāk ir minēti daži gadījumi, kad 3D drukāšana ir piemērotāka nekā griešanas apstrāde.
3D radošais apstiprinājums: ja produkta plānošanas posmā ir nepieciešams apstiprināt produkta izskatu, šo metodi var efektīvi izmantot. Salīdzinot ar specifikācijām, zīmējumiem un ilustrācijām, tas var nodrošināt skaidrāku un intuitīvāku pieredzi, jo to var attēlot acu priekšā kā fizisku objektu.
Doba struktūra un iekšēji izliekti caurumi: šī metode ir ļoti piemērota, ja vēlaties iegūt dobu struktūru, lai samazinātu svaru, vai ja vēlaties panākt sarežģītu izliektu caurumu formu izstrādājuma iekšpusē. It īpaši veidojot izliektus caurumus iekšēji, jo griešana ietver urbumu apstrādi no diviem virzieniem un tos krustojot, var izveidot tikai taisnu caurumu ar R leņķi. Taču 3D printeri var izveidot sarežģītus izliektus un izliektus caurumus.
Izmēģinājuma izstrādājumu ražošana: īpaši plastmasas izstrādājumiem, lai veiktu izmēģinājuma ražošanu, griešanas apstrādes laikā jāizgatavo izmēģinājuma veidnes. Tomēr, tā kā 3D printeriem nav nepieciešamas veidnes, izmēģinājuma ražošanu var veikt par zemām izmaksām. Vēl viena metode ir izvadīt veidni, ko izmanto iesmidzināšanai vai štancēšanai, nevis pašu prototipu.
Būvniecības un ēku modeļi: 3D printeri ir piemēroti sarežģītu izliektu konstrukciju veidošanai. Turklāt tas ir arī prasmīgs dobu formu apstrādē, padarot to piemērotāku arhitektūras modeļu veidošanai. Griešanas procesā ir grūti sasniegt dobu formu, tāpēc tā ir jāsadala vairākās daļās ražošanai un montāžai. Ārvalstīs 3D drukāšanas fenomens, lai ražotu pašas ēkas, pakāpeniski pieaug, taču joprojām pastāv tādi jautājumi kā materiālu izmaksas un komponentu kombināciju precizitāte.
Daudzveidīga un mazu partiju ražošana: 3D printeru priekšrocība ir tā, ka tiem nav nepieciešamas veidnes un tie var brīvi izvadīt. Tāpēc 3D printeri ir piemēroti dažāda veida neliela apjoma ražošanai, piemēram, protēžu un izstrādājumu, kas jau ir beigušies, reproducēšanai, kā arī armatūru, ko izmanto ražošanas līnijās. To var izmantot arī tādu produktu apstrādei, kas atbilst dažādām klientu vajadzībām, piemēram, pielāgotas automobiļu daļas. Un, ja vien ir dati, to pašu var izdarīt uzreiz, novēršot nepārdotu un lieko krājumu risku.
Efektīvi nošķiriet 3D drukāšanu un griešanas apstrādi
Lielākais izaicinājums 3D drukāšanai ir zemā apstrādes precizitāte. Lai to izmantotu kopā ar citām detaļām, ir nepieciešama apstrāde. Detaļu forma, kas ir precīzi apvienota ar citām detaļām, piemēram, skrūvēm, nav piemērota. 3D drukas apstrādes ātrums ir lēnāks nekā griešanai, un arī ekspluatācijas izmaksas, ieskaitot materiālus, ir augstas, tādēļ tā nav piemērota liela apjoma ražošanai. Tāpēc, izņemot dažus mazu partiju ražošanas veidus, to parasti izmanto paraugos, prototipos vai izmēģinājumos izmantoto veidņu apstrādei un ražošanai. Pēdējos gados arī automobiļu un aviācijas nozarē ir bijuši gadījumi, kad ar 3D printeriem izgatavotie izstrādājumi tiek tieši uzstādīti galaproduktā, taču tie vēl nav sasnieguši tradicionālo apstrādes iekārtu aizstāšanas līmeni. Pat kā prototips joprojām pastāv problēmas ar precizitāti un virsmas raupjumu, kā arī ar metāla materiālu termiskās deformācijas grūtībām.
Tāpēc ideāla pieeja ir izmantot 3D drukāšanu dažos ierobežotos lietojumos (piemēram, izmēģinājuma ražošanā) un izmantot griešanas apstrādi precīzas izmēģinājuma ražošanas un masveida ražošanas posmos. Turklāt situācijās, kad ir nepieciešams veiktspējas novērtējums tādā pašā līmenī kā masveidā ražotiem produktiem, 3D printeros var nebūt iespējams izmantot tos pašus materiālus, ko masveidā ražotiem produktiem. Šajā brīdī ir nepieciešams izmantot griešanas aprīkojumu, lai to sasniegtu.
Atšķirībā no griešanas procesiem, kas noņem materiālus, 3D printeri ir apstrādes iekārtas, kas pievieno materiālus, lai iegūtu vēlamo formu aditīvai ražošanai. Salieciet un ievietojiet 3D datu slāņu 2D formas vēlamajā formā. 3D drukāšanu var iedalīt kausējuma nogulsnēšanas modelēšanā (FDM), ultravioletā modelēšanā, pulvera saķepināšanas slāņošanas modelēšanā utt. saskaņā ar slāņošanas metodi, un to var iedalīt sveķos un metālā atbilstoši izmantotajiem materiāliem. Lai gan ir iespējams apstrādāt arī tādas formas, kuras nevar iegūt ar griešanu, piemēram, pārkares, šķērseniskas atveres un iekšējas izliektas atveres, 3D drukāšanas precizitāte pašlaik ir zemāka salīdzinājumā ar griešanu, tāpēc ir nepieciešami specializēti materiāli un ilgāks apstrādes laiks. Tāpēc, salīdzinot ar masveida ražošanu, 3D printeri ir piemērotāki īpaši ierobežotiem mērķiem izmēģinājuma ražošanas un plānošanas procesos.