Введение в аддитивные технологии

Введение 6 Глава 1. ИСТОРИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПОЯВЛЕНИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 7 Контрольные вопросы 21 Глава 2. ОБЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О ПРОЦЕССЕ АДДИТИВНОГО ПРОИЗВОДСТВА 22 2.1. Сущность процесса, термины и определения 22 2.2. Классификация аддитивных технологий 28 2.3. Категории построения изделий на основе аддитивных технологий 35 2.3.1. Экструзия материала 35 2.3.2. Струйное распыление основного материала 37 2.3.3. Струйное распыление связующего материала 40 2.3.4. Листовое ламинирование 41 2.3.5. Фотополимеризация в ванне 43 2.3.6. Сплавление порошкового материала в заранее сформированном слое 45 2.3.7. Осаждение материала с помощью прямого подвода энергии 47 2.3.8. Гибридные технологии БПИ 49 Контрольные вопросы 49 Глава 3. МЕТОДЫ АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ 51 3.1. Методы фотополимеризации 51 3.1.1. Векторно-сканирующее отверждение 51 3.1.2. Отверждение проецированием 53 3.1.3. Печать с фотохимическим отверждением 55 3.1.4. Механизм фотополимеризации 56 3.1.5. Взаимодействие актиничного излучения с фотополимеризующимися композициями 58 3.1.6. Погрешности, возникающие в процессе фотополимеризации 60 3.1.7. Стратегии формирования сечений 64 3.1.8. Нанесение фотополимеризующейся композиции 68 3.2. Методы слияния порошковых оснований 72 3.2.1. Механизмы слияния частиц порошков 73 3.2.2. Селективное лазерное спекание 78 3.2.3. Электронно-пучковое плавление 79 3.2.4. Селективное спекание с послойной схемой формирования 82 3.2.5. Нанесение слоев порошкового материала 86 3.2.6. Косвенное формирование изделий 88 3.3. Методы листового ламинирования 89 3.3.1. Технология изготовления объектов методом ламинирования 90 3.3.2. Технология бумажного ламинирования 93 3.3.3. Способы листового ламинирования «форма – закрепление» 94 3.3.4. Ультразвуковая консолидация 99 3.4. Методы послойной экструзии 101 3.4.1. Моделирование методом послойного наплавления 101 3.4.2. Типы кинематических схем установок аддитивного производства, основанных на FDM-технологии получения изделий 103 3.4.3. Экструдеры для FDM-принтеров 107 3.4.4. Поддерживающие структуры 117 3.4.5. Материалы для процесса моделирования методом послойного наплавления 118 3.4.6. Альтернативные FDM-методы послойной экструзии 132 3.5. Методы послойного синтеза печатью 137 3.5.1. Синтез баллистическими частицами 137 3.5.2. Трехмерная печать 138 3.5.3. Трехмерная аэрозольная печать 144 3.6. Методы послойной наплавки 148 3.6.1. Способы подачи строительного материала 148 3.6.2. Параметры процесса послойной лазерной наплавки 150 3.6.3. Технологии послойной лазерной наплавки 151 Контрольные вопросы 153 Глава 4. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПОСЛОЙНОГО СИНТЕЗА 155 4.1. Структура технологического процесса послойного синтеза 155 4.1.1. Этап подготовки цифровой модели изделия 155 4.1.2. Этап подготовки процесса послойного синтеза 164 4.1.3. Этап формирования изделий 165 4.1.4. Этап постобработки изделий 166 4.2. Преимущества и недостатки послойного синтеза 167 4.3. Распространенные приемы повышения эффективности процессов послойного синтеза 168 4.3.1. Формирование изделий с адаптивной толщиной слоя 169 4.3.2. Формирование изделий с аппроксимацией высших порядков 172 4.3.3. Разнонаправленное рассечение 173 Контрольные вопросы 174 Глава 5. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТОДАМИ БПИ 175 5.1. Использование технологий БПИ для повышения ценности изготавливаемого продукта 177 5.2. Общие правила по проектированию изделий для их изготовления на основе технологий БПИ 177 5.2.1. Правило № 1. Учет конструктивных особенностей изделия и технологических возможностей оборудования 177 5.2.2. Правило № 2. Оценка целесообразности применения технологий БПИ 178 5.2.3. Правило № 3. Учет эстетических требований к изделию 179 5.2.4. Правило № 4. Отсутствие острых кромок 179 5.2.5. Правило № 5. Учет ориентации модели на платформе построения 180 5.2.6. Правило № 6. Минимизация количества используемого материала 181 5.2.7. Правило № 7. Минимизация объема материала «поддержки» 181 5.3. Проектирование конструкций, позволяющих избежать анизотропии 182 5.4. Экономический аспект аддитивного производства 183 5.5. Конструирование с целью минимизации времени изготовления 189 5.6. Проектирование с учетом минимизации последующей обработки 192 5.7. Выбор конструкционного материала 203 5.8. Оптимизация топологии и решетчатые структуры 204 5.9. Консолидация деталей в сборке 207 Контрольные вопросы 211 Заключение 213 Библиографический список 214 Принятые сокращения 218