В. C. Дорошенко,
Физико-технологический институт
металлов и сплавов НАН Украины, г. Киев
Применение 3D-принтеров, прежде всего, позволит снизить техногенную нагрузку на окружающую среду, сэкономить до 90% исходного материала, в отличие от традиционного, «субтрактивного производства», предполагающего разрезание материалов на части, подбор подходящих элементов и их соединение. Если сегодня принцип производства деталей состоит преимущественно в удалении с заготовки «лишнего» материала, то аддитивное производство («add» — «добавлять») использует другой принцип создания объектов — послойный. 3D-принтеры выращивают объект с нуля, добавляя к нему мелкие порции материала, формирующие слои. Поэтому этот процесс и называется аддитивным
По мере распространения новой технологии 3D-печать индивидуализированных промышленных продуктов сократит издержки логистики и потребление энергии при их использовании.
В отечественных цехах эти технологии применяются для литья по газифицируемым моделям (ЛГМ, Lost Foam Casting) при изготовлении пенопластовых моделей на 3D-фрезерах по компьютерным программам, включая моделирование решетчатых отливок с использованием объемных сборных структур с повторяющимися унифицированными элементами, пенопластовые модели которых можно изготовить на пластавтоматах либо на 3D-фрезерах.
Ряд зарубежных фирм предлагает 3D-печатание песчаных форм и стержней без какой-либо формообразующей оснастки непосредственно из принтера. Из цифрового файла c 3-D моделями металлических деталей, присланного, например, по электронной почте, в течение семи часов можно получить готовую отливку. На 3D-принтерах можно изготовить, в частности, модели из воска и подобных материалов быстрее, чем с помощью многих других процессов. Например, модель ротора — в течение нескольких часов. Кроме того, на том же принтере можно изготавливать литейные песчаные формы, меняя материалы и программы. Материалы формы мало чем отличаются от традиционных песчаных смесей. На рис. 1 показаны этапы технологического процесса: изображение детали на мониторе компьютера (а), отпечатанная на принтере песчаная форма (б) и готовая отливка (в). На рис. 2 показан процесс изготовления песчаной формы. В «картридж» подается песчаная смесь, которая послойно наносится на подложку на подвижном конвейере по всей горизонтальной плоскости формы. При этом происходит избирательное отверждение с помощью устройства на «картридже», остатки сыпучей смеси удаляются.
Процессы 3D-печати металлоизделий возникли при интеграции знаний из мира компьютеров, механики и материаловедения. Разработка большинства из них началась в середине 1990‑х годов. Хоть они развивались разными институтами, но их элементарные принципы практически одинаковы
