Производственные инновации для профессионалов

3D-печать керамическим материалом технологией цифровой обработки светом (DLP) в России на «Московском цифровом заводе»

Аддитивное сообщество в России находится в ожидании открытия «Московского цифрового завода», а мы продолжаем знакомить наших клиентов и потребителей услуг с первым российским брендом AM.TECH.Сегодня представляем уникальную технологию цифровой обработки светом (DLP) с применением керамического материала. Возможность использование керамического материала в 3D-печати произвела революцию в аддитивном производстве.

Американская компания «SmarTech Publishing», специализирующаяся на исследованиях аддитивного производства. На этой неделе опубликовали свой второй отчет о росте 3D-печати керамическим материалом. Согласно исследованию, ожидается, что в течение 10 лет он принесет 3,6 миллиарда долларов по всему миру. В исследовании также рассматриваются проблемы, с которыми сталкивается эта технология. Проблемы, которые сильно отличаются от тех, с которыми сталкивается аддитивное производство пластмасс или даже аддитивное производство металлов, отмечено, что в технологии использования керамических материалов в 3D-печати большое будущее. Согласно отчету, 3D-печать керамики достигнет своего пикового значения в 2025 году, распространившись как технология производства в различных отраслях промышленности.

3D-печать керамическим материалом технологией цифровой обработки светом (DLP) в России на «Московском цифровом заводе»

Аддитивное производство — это послойная стратегия, позволяющая модернизировать и проектировать детали сложной геометрии и конструкции, тем самым сокращая производство отходов по сравнению с традиционными технологиями. Среди различных технологий аддитивного производства цифровая обработка света (DLP) — это технология аддитивного производства, используемая для 3D-печати фотополимерных деталей с использованием проецируемого источника света для одновременного отверждения всего слоя под воздействием световых волн. Первоначально технология была разработана для чистых смол, последние же достижения продемонстрировала потенциал технологии DLP в полимеризации керамических и металлических суспензий, что позволяет производить 3D-печать керамическими и металлическими компонентами с последующим удалением связующего и спекания. Такой широкий выбор различных материалов увеличивает потенциал технологии DLP для различных применений, начиная от зубных имплантатов, костных каркасов и заканчивая интеллектуальными биоматериалами для мягкой робототехники, умными носимыми устройствами и микро-флюидными устройствами до компонентов в автомобильной, авиационной и космической промышленностях.

Технологию цифровой обработки светом (DLP) назвали в честь цифрового светового проектора, основанного на технологии цифрового микро-зеркального устройства (DMD). Светочувствительная смола полимеризуется локально и образует множество слоев путем обратной проекции изображений 2D-слоев из источника DLP. Эти изображения представляют собой группу из светлых и темных пикселей, создаваемых зеркалами микронного размера из микро-зеркального устройства (DMD), которые определяют разрешение полимеризованного слоя в плоскости XY. Технология относится к категории процесса полимеризации в ванне, наряду со стереолитографией (SLA). Она имеет те же этапы производства, что и другие технологии аддитивного производства, то есть проектирование, печать и постобработку.  

В принципе, процесс печати одинаков для всех принтеров на основе цифровой обработки светом (DLP). Однако геометрические конфигурации 3D-принтеров могут отличаться. В технологии цифровой обработки светом (DLP) обычно используются две основные геометрические конфигурации: снизу вверх или сверху вниз. В конфигурации «снизу вверх», платформа построения опускается в рабочую ванну со смолой. Высота погружения (т.е. расстояние от платформы построения до основания рабочей ванны) равна толщине слоя 3D-печати. Прозрачное дно в рабочей ванне позволяет ультрафиолетовому свету проходить и проецировать изображение на тонкий слой жидкой смолы, равной толщине слоя 3D-печати между основанием рабочей ванны и платформой построения. Слой жидкой смолы после засветки снизу полимеризуется и остается прикрепленной к платформе построения. Движение платформы построения вверх помогает отделить полимеризованный слой от основания рабочей ванны. По мере того, как платформа построения движется вверх, основание рабочей ванны покрывается свежим жидким слоем не полимеризованной смолы. В конфигурации «сверху вниз», источник цифровой обработки светом (DLP) установлен в верхней части над рабочей ванной, а платформа построения полностью погружена в рабочую ванну со смолой. Глубина платформы построения остается равной толщине слоя 3D-печати. Этот тонкий слой над платформой построения затем отверждается источником цифровой обработки светом, установленным над рабочей ванной. После отверждения платформа построения с прикреплённым первым слоем опускается вниз внутрь рабочей ванны на расстояние, равное толщине слоя.

3D-печать керамическим материалом технологией цифровой обработки светом (DLP) в России на «Московском цифровом заводе»

Фото-полимеры (смолы) содержат олигомеры, мономеры (моно- или полифункциональные) и небольшое количество фото-инициатора (PI). Олигомеры представляют собой длинные цепочки молекул, которые обеспечивают основу фото-инициирующей системы, в то время как мономеры используются в качестве разбавителей. Воздействие смолы на источник света активирует фото-инициатор (PI), который генерирует реактивные частицы, свободные радикалы или реактивные ионы. Эти частицы вызывают реакцию с олигомерами и мономерами, что приводит к образованию длинных цепей, приводящих к фото-полимеризации. Мономеры и олигомеры сами по себе не способны производить достаточное количество активных веществ для полимеризации. Следовательно, для запуска процесса требуется небольшое количество фото-инициатора (PI). Высокая реакционная способность смол к излучению позволяет добавлять наполнители (керамические или металлические) в состав в базовую рецептуру смолы для образования суспензии. В этих системах фото-полимеризованная смола обеспечивает матрицу для твердых частиц. Позже органическая часть удаляется на этапе постобработки, называемом удалением связующего. Оставшаяся пористая твердая структура затем спекается при оптимизированной температуре, создавая плотную твердую деталь.

В качестве наполнителя может использоваться множество функциональных конструкционных материалов. Это керамика, которая используется при низких температурах LTCC, керамика для использования в горячей среде: Al2O3, ZrO2, SiO2, керамика для применения в экстремально горячих температурах: AlN, Si3N4, SiC, медицинская керамика TCP, HA, Bioglass, чистые металлы и сплавы: стали 316L и 17-4 PH, Inconel, Cu, Mo. Также в качестве наполнителя могут выступать всевозможные металло-порошковые композиции.

Российский бренд AM. TECH разработал технологию 3D-печати керамическими материалами, которые ставят его 3D-принтеры в ряд ведущих производителей таких как Lithoz, 3D Ceram, Admatec, Prodways, Tethon 3D, 3D Systems, Voxeljet и других. AM. TECH на «Московском цифровом заводе» представит линейку промышленных 3D-принтеров использующие для 3D-печати керамические материалы с различными размерами рабочих камер построения и конфигураций снизу вверх или сверху вниз. В настоящее время технология используется в основном в аэрокосмической, автомобильной, морской, энергетической, электронной, медицинской и стоматологической отраслях.

 

 

 

Поделиться

Заметили ошибку? Сообщите нам: выделите текст и нажмите Ctrl+Enter
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy andTerms of Service apply.