Что такое 3D-принтер и аддитивное производство: определения, отличия от Системы АП и виды процессов

3D-принтер (3D printer)

3D‑принтер — это устройство, которое по цифровой 3D‑модели послойно «выращивает» физический объект из материала, вместо того чтобы вырезать его из заготовки, как в классической обработке. Такой подход относится к аддитивным технологиям (additive manufacturing).

3D-принтер

Аддитивное производство; АП (аддитивный технологический процесс) (additive manufacturing)

Процесс изготовления деталей, который основан на создании физического объекта по электронной геометрической модели путем добавления материала, как правило, слой за слоем, в отличие от вычитающего (субтрактивного) производства (механической обработки) и традиционного формообразующего производства (литья, штамповки).

Система АП (аддитивная система) (additive manufacturing system)

Система аддитивного производства (англ. Additive Manufacturing System) — это более широкий промышленный термин, который описывает комплекс оборудования, программного обеспечения и процессов для создания объектов методом послойного добавления материала.​

Хотя в быту мы часто говорим просто “3D-принтер”, в инженерной среде “Система АП” подразумевает полный производственный цикл.

В чем разница между “3D-принтером” и “Системой АП”?

  1. Масштаб и сложность:

  • 3D-принтер — это конкретное устройство (“железка”), выполняющее печать.​
  • Система АП — это экосистема, включающая принтер, станции подготовки материала (например, просеивание порошка), станции постобработки (очистка, термообработка), программное обеспечение (CAD/CAM) и системы контроля качества.​

  1. Стандартизация (ГОСТ/ISO):
    Согласно стандартам (ГОСТ Р 57558-2017 / ISO/ASTM 52900), термин “аддитивное производство” является официальным техническим определением процессов, основанных на добавлении материала (от лат. additivus — прибавляемый), в противовес “субтрактивным” методам (токарная/фрезерная обработка, где материал удаляется).​

  2. Применение:
    Термин “Система АП” чаще используется в контексте промышленных машин, работающих с металлами (SLM/DMLS) или сложными полимерами, где сам принтер — лишь часть технологической цепочки.​

Основные компоненты Системы АП:

  • Цифровая часть: CAD-моделирование, генеративный дизайн, подготовка G-кода (слайсинг).
  • Производственная часть: Само аддитивное устройство (принтер).
  • Постобработка: Удаление поддержек, шлифовка, термическая закалка.

Резюме: Если вы купили устройство домой — это 3D-принтер. Если завод внедрил цех с оборудованием для печати, сушки, очистки и контроля — это Система аддитивного производства.

Пользователь установки АП (AM machine user)

Оператор или организация, использующие установку АП.

Многошаговый процесс (многоэтапный процесс) (multi-step process)

Многошаговый процесс (или многоэтапный процесс, англ. multi-step process) в аддитивном производстве — это метод изготовления детали за две или более операции.​

В этом процессе 3D-печать является лишь первым шагом, за которым обязательно следует стадия постобработки (консолидации), без которой деталь не будет иметь требуемых свойств.

Разница между Одношаговым и Многошаговым процессом:

  1. Одношаговый процесс: Вы напечатали деталь, сняли со стола, и она готова (имеет финальную форму и прочность). Пример: печать пластиковой фигурки на домашнем FDM-принтере.​

  2. Многошаговый процесс:

    • Шаг 1 (Формообразование): Принтер создает “зеленую деталь” (Green Part) — хрупкую заготовку, которая имеет только геометрическую форму, но не прочность.

    • Шаг 2+ (Консолидация): Деталь помещают в печь для выжигания связующего вещества (debinding) и спекания (sintering) или пропитывают другим материалом (инфильтрация). Только после этого она становится твердым металлом или керамикой.​

Примеры технологий многошагового процесса:

  • Binder Jetting (струйное нанесение связующего): Печать песком или металлическим порошком на клею. После печати деталь нужно запечь в печи, чтобы клей выгорел, а металл спекся.

  • MIM-like FDM (печать металлонаполненным филаментом): Печать пластиковой нитью с 80% металлической пудры. После печати деталь подвергается химическому удалению пластика и спеканию в печи.​

Резюме: Если после принтера деталь нужно “жарить” в печи или пропитывать химией, чтобы она не рассыпалась в руках — это многошаговый процесс.