Информационное письмо
Образец оформления статьи
Анкета автора
09.01.2017

Классификатор применения по отраслям экономики аддитивных технологий и 3D-принтеров

Щулькин Леонид Прокофьевич
Дорожно-транспортный факультет, Донской государственный технический университет г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация
Аннотация: Изложены основные аддитивные технологии, которые нашли широкое распространение на практике при выполнении объемной печати с помощью 3D-принтеров. Сделан вывод о том, что в настоящее время отсутствует классификация по применению аддитивных технологий и 3D-принтеров на практике. Разработан классификатор по их применению в различных отраслях экономики, который отличается новизной формы и содержания.
Ключевые слова: аддитивные технологии, 3D-принтеры, классификатор
Электронная версия
Скачать (648.8 Kb)

Цифровые 3D-технологии дают уникальные возможности воспроизведения сложных пространственных форм, конструкций и машин. Они отличаются экономической эффективностью, безотходностью производства и снижением себестоимости при массовом изготовлении [1-4].

Аддитивные технологии (AF-технологии от английского Additive Fabrication) – это обобщённое название технологий, предлагающих изготовление изделия по данным цифровой модели методом послойного добавления (от английского add – добавлять) материала.

Представители многих профессий используют эти технологии с помощью 3D-принтеров для реализации различных проектов. В том числе активно создаются роботизированные комплексы для объемной печати строений быстротвердеющими бетонными смесями [13, 14, 16]. Такой способ имеет значительные преимущества перед способом возведения строений из объемных блоков [12].

В настоящее время наиболее широкое применение нашли следующие приведенные ниже аддитивные технологии.

AF-технологии № 1. Условное обозначение технологий FDM (fused deposition modeling), в которых материал выдавливается через сопло-дозатор. Такая AF-технология заложена в принцип действия строительного 3D-принтера, при работе которого используется явление экструзии. При этом подготавливается строительный раствор из цемента, стекловолокна или керамзита. Этот раствор 3D-принтер выдавливает через специальное сопло (экструдер), нанося материал послойно [7].

AF-технологии № 2. Условное обозначение технологий Polyjet, в которых фотополимер небольшими дозами выстреливается из тонких сопел, как при струйной печати и сразу полимеризуется на поверхности изготавливаемого объекта под воздействием ультрафиолетового излучения [10].

AF-технологии № 3. Условное обозначение технологий LENS (LASER ENGINEERED NET SHAPING), в которых материал в форме порошка в фокусе лазере мгновенно спекается и один слой за другим формируют трехмерную деталь [5, 6].

AF-технологии № 4. Условное обозначение технологий LOM (laminated object manufacturing). Тонкие ламинированные листы материала вырезаются с помощью ножа или лазера, а затем спекаются в трехмерный объект [8, 9].

AF-технологии № 5. Условное обозначение технологий SL (Stereo lithography). При стереолитографии имеется ванна с жидким полимером, луч лазера проходит по поверхности и полимер полимеризуется. После того, как один слой готов, платформа с деталью опускается в форме, а жидкий полимер заполняет пустоту и полимеризуется следующий слой.

AF-технологии № 6. Условное обозначение технологий LS (laser sintering). Эта технология похожа на технологию SL, только вместо жидкого фотополимера используется порошок, который спекается лазером.

AF-технологии № 7. Условное обозначение технологий 3DP (three dimensional printing). На материал порошковой форме наносится клей, который связывает гранулы, затем поверх склеенного слоя наносится следующий свежий слой.

Применение конкретных AF-технологий осуществляются исходя из оценки следующих критериев: стоимость технологии; производительность процесса; качество поверхности; лёгкость построения мелких фрагментов; точность построения модели; трудоемкость дальнейшей обработки поверхности; неизменяемость свойств материала; длительность срока применения машины; себестоимость применяемых в модели материалов; себестоимость техобслуживания; надёжность и долговечность узлов и деталeй оборудования; срок службы узлов до замены или капремонта [17]; квалификация обслуживающего персонала; площадь помещения для монтажа оборудования [11, 15, 18].

В настоящее время отсутствует классификация по применению в отраслях экономики AF-технологий и 3D принтеров. В связи с этим автором разработан соответствующий классификатор (рис. 1).

Рисунок 1 – Классификатор применения по отраслям экономики аддитивных технологий и 3D-принтеров

Рисунок 1 – Классификатор применения по отраслям экономики аддитивных технологий и 3D-принтеров

Подводя итог, резюмируем, что разработанный классификатор отличается от существующих классификаций по форме и по содержанию, позволяет ориентироваться в вопросах применения AF-технологий и 3D принтеров в различных отраслях экономики.

Список литературы:

1. Алтунян А.О. Методы формообразования в компьютерном искусстве и проектные технологии в архитектуре // AMIT. – 2012. –№ 2(19). – URL: www.marci.ru.

2. Балака Е.В. Основные факторы влияния на процесс формообразования деталей с помощью технологий послойного выращивания (Rapid Prototyping) // Високi технологii в машинобудуваннi: зб. наук. праць. – Харкiв: НТУ «ХПI». – 2011. Вип. 1 (21). – С. 29-36.

3. Добринский Е.С. Быстрое прототипирование: идеи, технологии, изделия // Полимерные материалы. – 2011. – № 9. – С. 36-37.

4. Дорошенко В.А. Цифровые технологии и литье под низким давлением деталей из алюминиевых и магниевых сплавов // Литейное производство. – 2009. – № 8. – С. 16-18.

5. Евсеев А.В., Камаев В.С., Коцюба Е.В., Марков М.А., Новиков М.М., Панченко В.Я. Лазерная стереолитография // Сборник трудов ИПЛИТ РАН «Современные лазерно-информационные и лазерные технологии. Под. ред. чл.-кор. РАН В.Я. Панченко и проф. В.С. Голубева. – М.: Интерконтакт наука, 2005. – С. 40-42.

6. Задорожный А. 3D-разработка теплоотводящих систем // Полупроводниковая светотехника. – 2010. – № 4. – С. 38-40.

7. Зленко М.А., Попович А.А., Мутылина И.Н. Аддитивные технологии в машиностроении. Санкт-Петербург: Издательство политехнического университета. - 2013. - 222 с.

8. Ильин А.А., Гаранин С.В., Кошкин В.В., Филатов А.А. Опыт использования технологии прототипирования для изготовления деталей авиационных агрегатов // Литейное производство. – 2007. –№6. – С. 39-41.

9. Кузнецов В. Системы быстрого изготовления прототипов и их расширения // CAD/CAM/CAE Observer. 2003. – № 4 (13). С. 2-7.

10. Марков В.А., Мальцев А.К. Использование LOM- технологии при подготовке производства отливок // Ползуновский альманах. – 2003. – № 4. – С. 43-46.

11. Новкунский А.В., Новкунский А.А., Туманян М.О., Щулькин Л.П. Совершенствование конструкции и технологии ремонта конвейерного оборудования // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. – 2016. - № 2 (48). – С. 13-18.

12. Щулькин Л.П., Касьянов В.Е. Индустриализация изготовления и монтажа объемных блоков жилых домов. // Научное обозрение. - 2014. № 10-2. С. 547-549.

13. Щулькин Л.П., Запорожцев А.И., Лебедев Д.В., Шорин Д.Ю. Совершенствование оборудования для производства кирпича методом пластического формования. // в книге: Строительство – 2015: Современные проблемы строительства, материалы международной научно-практической конференции. ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет», Союз строителей южного федерального округа, Ассоциация строителей Дона. - 2015. – С. 612-615.

14. Щулькин Л.П., Никитин Д.А., Разработка рекомендаций по улучшению работы оборудования кирпичного завода. // в книге: Строительство – 2015: Современные проблемы строительства, материалы международной научно-практической конференции. ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет», Союз строителей южного федерального округа, Ассоциация строителей Дона. - 2015. – С. 615-617.

15. Щулькин Л.П., Рассказа А.В. Мероприятия по повышению надежности работы конвейеров. // в книге: Строительство – 2015: Современные проблемы строительства, материалы международной научно-практической конференции. ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет», Союз строителей южного федерального округа, Ассоциация строителей Дона. - 2015. – С. 620-622.

16. Щулькин Л.П., Келлеров В.М., Ключанских И.А. Повышение эффективности работы пресса для производства кирпича. // в книге: Строительство и архитектура – 2015: материалы международной научно-практической конференции. ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет», Союз строителей южного федерального округа, Ассоциация строителей Дона. - 2015. – С. 62-66.

17. Щулькин Л.П. Модернизация технологической линии по производству керамического кирпича. // Инженерный вестник Дона. - 2013. – Т. 27. № 4. С. 174. http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4y2013/2177

18. Щулькин, Л.П. Повышение эффективности работы ленточных и винтовых конвейеров на комбинате строительных материалов / Л.П. Щулькин // Электронный научный журнал: «Инженерный вестник Дона». – Ростов-на-Дону, 2013 – № 4, http://www.ivdon.ru/uploads/article/pdf/R_35_schulkin_l.pdf_2177.pdf