AF – Additive Fabrication,- одна из технологий 3d прототипирования, при котором изготовление изделия путем «добавления» (additive) материала, в отличие от традиционных технологий механообработки, в основе которых лежит принцип «вычитания» («лишнего») материала из заготовки.Оборудование для прототипирования Аддитивные технологии предполагают формирование детали путем последовательного «наращивания» материала слой за слоем. Изделия, построенные с помощью AF, могут изготавливаться из различных материалов (в зависимости от применяемой в оборудовании технологии):  жидкие, порошковые, нитевидные полимеры; литейные воски; листовые материалы – металлопрокат, бумага, гипсовые композиции и ряд других. Исходным материалом для начала процесса 3d прототипирования служит компьютерная 3d модель изделия.

Существует  несколько основных типовых технологий получения прототипов:

SLA- Stereo Lithography Apparatus, стереолитография

Изделия из фотополимераОсновой технологии является использование в качестве модельного материала специального фотополимера – светочувствительной смолы. Ультрафиолетовый лазер последовательно переводит сечения модели  на поверхность емкости со светочувствительной смолой. Фотополимер затвердевает только в том месте, где прошел лазерный луч. Далее новый слой смолы наносится на затвердевший слой, и новый контур намечается лазером. Процесс повторяется до завершения построения модели. Стереолитография – одна из наиб олее популярных технологий для получения высокоточных моделей. Она охватывает практически все отрасли материального производства от медицины до тяжелого машиностроения. SLA-технология позволяет быстро и точно построить модель изделия практически любых размеров. Качество поверхностей зависит от шага построения. Современные машины обеспечивают шаг построения 0,025 – 0,15 мм. SLA-технология дает наилучший результат при изготовлении мастер-моделей для последующего изготовления силиконовых форм и литья в них полимерных смол, а также используется для выращивания ювелирных мастер-моделей. В машиностроении стереолитография также получила широкое распространение для изготовления литейных деталей. ТаSLA стереолитография к называемая технология «Quick-cast» позволяет получать модели с сотовой внутренней структурой. В этом случае масса модели оказывается значительно меньше, чем при монолитном исполнении, поэтому при выжигании образуется меньше золы, форма получается чище, а отливка качественнее.

SLS - Selective Laser Sintering, селективное лазерное спекание.

В этом процессе модели создаются из порошковых материалов за счет эффекта спекания при помощи энергии лазерного луча. В данном случае, в отличие от SLA-процесса, лазерный луч является не источником света, а источником тепла. Попадая на тонкий слой порошка, лазерный луч спекает его частицы и формирует твердую массу, в соответствие с геометрией детали. В качестве материалов используются полиамид, полистирол, песок и порошки некоторых металлов. Существенным преимуществом SLS-процесса является отсутствие так называемых поддержек при построении модели. В процессах SLA и  MJM при построении нависающих элементов детали используются специальные поддержки, предохраняющие свежепостроенные тонкие слои модели от обрушения. В SLS-процессе в таких поддержках нет необходимости, поскольку построение ведется в однородной массе порошка. После построения модель извлекается из массива порошка и очищается. Наиболее популярным модельным материалом является порошковый полиамид. Он применяется для создания макетов, масштабных копий, функциональных моделей.Деталь по технологии SLS и готовая отливка

MJM –  Multi Jet Modelling, построение модели путем нанесения расплавленного материала с помощью многоструйных головок (принцип струйных принтеров)

Модельный материал – литейный воск. Применяется для непосредственного выращивания восковой модели и дальнейшего получения металлической отливки методом литья в оболочковые или гипсокерамические формы. Обеспечивает возможность быстрого получения отливки из металла без изготовления литейной оснастки.

PSL - Plastic Sheet Lamination, построение модели путем послойного склеивания ПВХ-пленки

Суть технологии- послойное склеивание пленочных материалов или ламинированной бумаги с последующим формированием («вырезанием») модели с помощью лазерного луча или режущего инструмента.  Модельным материалом служит полихлорвиниловая пленка толщиной 0,15 мм .  Модель строится на специальной магнитной подложке, устанавливаемой на подвижной (вверх-вниз) платформе. Клеевой состав наносится на всю поверхность слоя пленки, а в те места, где после построения необходимо обеспечить легкое удаление пленки, наносится «анти-клей». Т. е. тело модели формируется за счет последовательного склеивания пленки, а «пустоты» остаются не склеенными, чтобы обеспечить легкое удаление «лишней» пленки из этих «пустот» в процессе пост-обработки.

Возможности и преимущества процессов быстрого прототипирования

Технологии 3d прототипирования  открывают перед инженером ряд уникальных  возможностей:

  • Возможность проведения патентования и маркетинговых работ на ранней стадии создания изделия;
  • Функциональные и наглядные 3d прототипы полезны при урегулирования различных вопросов с заказчиками, связанных с внешним видом изделия и получения согласия на дальнейшую работу.
  • Возможность многократного внесения изменений в конструкцию, проверки конструкторской идеи без изготовления дорогостоящей оснастки;
  • Проведение эргономических тестов. Быстрые и дешевые модели позволяют проводить дизайнерам тесты эргономичности и внедрять полученные результаты исследований в производство.
  • Сокращение времени и затрат на изготовление опытных образцов;
  • Общее сокращение времени выхода продукции на рынок.