Как 3D принтеры используются в индустрии производства моделей самолетов? (Часть 2)

В первой части статьи мы рассматривали возможности 3D печати для индустрии производства моделей самолетов, преимущества аддитивного производства в этой отрасли, а также возможности 3D принтеров для производства моделей самолетов. Во второй части статьи мы переходим к более детальному анализу оборудования и самого производственного процесса.

Содержание:

• Как выбрать 3D принтер и организовать производство моделей самолетов
• Как организовать совместную работу FDM и фотополимерных принтеров
• Какие принтеры выбрать для 3D печати моделей самолетов
• Выбор материала для моделей самолетов

Как выбрать 3D принтер и организовать производство моделей самолетов

Мы рассказали о типах моделей самолетов и их значении на мировом рынке, о влиянии 3D принтеров на авиастроение и о преимуществах, которые дают 3D печать модели самолетов. И теперь пришло время узнать о том, какие 3D принтеры подходят для печати моделей самолетов и как выбрать подходящее оборудование для организации производства.

Многие производители предлагают профессиональные решения для печати статических моделей самолетов и сборных летательных аппаратов. Для правильного выбора необходимо учитывать множество факторов, но прежде, давайте рассмотрим типы оборудования, которые могут быть задействованы на производстве.

Фотополимерные 3D принтеры

Фотополимерные 3D принтеры используются для создания объектов из жидких полимеров - специальных смол или воска. Они используются в во многих отраслях, включая образование, автомобилестроение, аэрокосмическую промышленность, медицину, стоматологию и т. д.

Их принцип работы заключается в наличии источника УФ-излучения, который способствует затвердеванию жидких фотополимеров. Фотополимерные принтеры направляют свет через экран параллельно на область печати. Свет, излучаемый принтером, не расширяется, то есть не распространяется за пределы проецируемой рамки, что позволяет создать максимально точный объект.

FDM 3D принтеры

FDM 3D принтеры в настоящее время являются самыми популярными устройствами для создания моделей самолетов. Они используются также и в других отраслях промышленности, например в ювелирной, обувной промышленности, стоматологии, аэрокосмической промышленности и т. д. FDM печать была придумана и создана в 1980-х годах. Другие компании, занимающиеся 3D печатью, используют первоначальную технологию практически в неизменном виде.

3D принтеры, использующие технологию FDM, строят объекты слой за слоем путем нагревания и экструзии термопластичной нити. Весь процесс чем-то похож на стереолитографию. Специализированные программы или слайсеры «разрезают» CAD-модели на слои и вычисляют, каким образом экструдер принтера будет печатать каждый слой.

В дополнение к основному материалу принтер также может использовать вспомогательные материалы. Принтер нагревает термопласт до его точки плавления и выдавливает его через сопло на печатную платформу. С помощью программного обеспечения (слайсера) измерения объекта переводятся в координаты X, Y и Z для точного следования рассчитанному маршруту во время печати.

Тонкий слой пластика соединяется с предыдущим слоем, который плавится и затвердевает. Когда слой готов, основание опускается для печати следующего слоя.

Многие производственные линии 3D печати моделей самолетов сочетают в себе несколько типов устройств. Работая вместе, фотополимерные и FDM принтеры позволяют выполнять разные задачи и получать детали разного качества.

Как организовать совместную работу FDM и фотополимерных принтеров

Выбор технологии печати и, соответственно, оборудования может быть сложным, особенно для новичков в 3D печати. Мы предлагаем подробную инструкцию по выбору оборудования. И, хотя характеристики принтеров различаются, стоит учесть, что для печати моделей самолетов подходят все принтеры, которые отвечают критериям доступности и простоты использования в каждом конкретном случае.

Для создания 3D печатных моделей самолетов требуются принтеры, которые позволяют обеспечить высокий уровень качества поверхности, поскольку это напрямую влияет на аэродинамические свойства самолета. На сегодняшний день практически все производители предлагают оборудование, которое справится с этой задачей.

Чтобы выбрать идеальный 3D принтер для ваших потребностей, мы хотим обратить ваше внимание на несколько факторов, которые необходимо учитывать при покупке оборудования для изготовления моделей самолетов.

Область печати

3D принтеры для изготовления моделей самолетов могут быть разными - от настольных до крупных промышленных систем. Все они имеют разную рабочую область и поэтому подходят для выполнения задач разного объема.

Какую модель самолета вы хотите создать, насколько велик проект и какой размер деталей регулярно требуется на вашем производстве? Именно на эти вопросы нужно ответить пользователю перед приобретением оборудования, так как несоразмерность выполняемых задач и рабочей области 3D принтера может помешать в реализации проектов.

Иногда практически невозможно определить требуемый размер печати, так как невозможно заранее определить весь спектр задач. Однако, следует исходить из наиболее распространенных задач, с которыми регулярно сталкивается производитель или отдельный пользователь.

Еще одним фактором при выборе размера рабочей области является тип материала, который будет часто использоваться для печати. Материал может многое сказать о размере печати. Размер и вес объекта, напечатанного из PLA, сильно отличается от результата, который вы получите, используя материал ABS, независимо от того, совпадают ли файл CAD и дизайн.

Рассмотрение типа материалов, на которых вы будете регулярно печатать, может помочь выбрать 3D принтер для моделей самолетов, который не будет создавать ограничений в размерах и весе.

Выбор бренда

Сотни брендов создали себе безупречную репутацию, предлагая принтеры для 3D печати моделей самолетов с замечательными характеристиками. Выбор бренда - это важно, однако не стоит полностью принимать решение о покупке, основываясь исключительно на имени бренда.

По всему миру доступно множество промышленных принтеров для 3D печати моделей самолетов, но они могут быть лишены функций, необходимых для эффективного функционирования производственной линии. Многие бренды создали себе хорошее имя в начале 90-х, но не смогли угнаться за изменениями, необходимыми для достижения успеха на современном рынке.

Самый верный способ - изучение технических характеристик, которые соответствуют вашим требованиям. Также опыт других пользователей и экспертов, которые используют оборудование для решения таких же задач, может помочь в принятии решения о покупке.

Принтеры для 3D печати моделей самолетов — достаточно дорогостоящее оборудование. Поэтому обращайте внимание на отзывы пользователей о конкретной модели устройства, а также на наличие технической поддержки пользователей и послепродажного обслуживания. Так вы сможете оперативно устранить поломки, приобрести запчасти и расходные материалы.

Безопасность работы

При покупке или использовании 3D принтера для печати моделей самолетов необходимо помнить, что безопасность превыше всего. И это не только потому, что вы не хотите подвергать себя воздействию токсичных паров, выделяемых большинством материалов в процессе нагревания. Результат печати также должен соответствовать требованиям безопасности для будущих пользователей моделей.

Если вам впервые предстоит выбор оборудования, не стоит пренебрегать дополнительными мерами безопасности, которые предлагает производитель. Некоторые производители предлагают встроенные функции (особенно в настольных устройствах), а для промышленных 3D принтеров чаще всего необходимо приобретать дополнительные модули и расширения.

Разрешение 3D печати

Разрешение 3D печати — это уровень детализации, с которым создается ваша деталь. Чаще всего этот показатель может регулироваться в пределах, обозначенных производителем принтера. Например, FDM принтеры позволяют регулировать высоту слоя, а также устанавливать сопла разного диаметра.

Многие считают требования к разрешению принтера фактором номер один, который следует учитывать при покупке оборудования, но зачастую этот показатель не сильно влияет на выбор принтера.

В зависимости от отрасли, в которой вы будете производить модели самолетов, разрешение оборудования может варьироваться. Для авиационной промышленности подходит оборудование с высоким разрешением по всем осям. Для индустрии развлечений эти требования не критичны.

При рассмотрении требования к разрешению промышленного FDM принтера важно учитывать отрасль, в которой вы работаете. В какой отрасли вы хотите использовать оборудование? Какие модели вы хотите напечатать? Насколько четкой или точной должна быть модель, чтобы ее можно было назвать удачной?

Ответы на перечисленные выше вопросы помогут выбрать нужное оборудование и сэкономить бюджет.

Приемлемая стоимость

Обидно, если изучив все функции принтера и преимущества оборудования для вашего производства, вы обнаружите, что стоимость оборудования намного превышает выделенный бюджет.

Профессиональные 3D принтеры для печати моделей самолетов стоят довольно дорого. Они требуют значительных инвестиций, особенно если это принтеры промышленного класса.

Прежде чем изучать все функции и преимущества 3D принтера, сравните его цену с вашим бюджетом. Обратите внимание, что цена принтера не определяет его эффективность. Существует множество устройств с высокой ценой, но они не являются такими же долговечными и эффективными, как принтеры с более низкой стоимостью.

Наличие послепродажного обслуживания

Поскольку вложения в оборудование для 3D печати моделей самолетов достаточно велики, следует учитывать и тот факт, что любой принтер когда-нибудь может сломаться или потребовать замены расходных компонентов. Производитель, который предлагает послепродажное обслуживание и техническую поддержку в вашем регионе - это гарантия того, что вы всегда сможете решить возникшие проблемы.

Проверить службу технической поддержки выбранной компании можно, обратившись к ее представителю для подбора оборудования. Общение с дилером позволит оценить уровень компетенции и качество сервиса, что поможет быстрее принять решение о покупке.

Не стоит и переоценивать свои потребности. Для небольших партий или разовых заказов можно прибегнуть к помощи компаний, специализирующихся на 3D услугах. Делегирование задач 3D печати позволит не думать о регулярном обслуживании оборудования.

Срок службы оборудования

Срок службы большинства принтеров для 3D печати моделей самолетов составляет от 5 до 10 лет. Несмотря на то, что гарантия на многие 3D принтеры составляет всего один год, надежные производители стараются максимально увеличить срок службы своего оборудования. Это значит, что после завершения гарантийного срока ваш принтер будет в исправном состоянии не менее пяти лет.

При этом важно отметить, что предполагаемый срок службы машины может измениться в любое время в зависимости от внешних факторов. То, как вы используете свой принтер, определяет, как долго он прослужит. Регулярная очистка и проведение технического контроля позволяют увеличить срок эксплуатации оборудования.

Стоимость обслуживания 3D принтера

3D печать моделей самолетов на регулярной основе может привести к тому, что некоторые механические детали износятся после нескольких месяцев использования. Если их вовремя не обновить, качество ваших изделий снизится.

Необходимо регулярно проводить техническое обслуживание оборудования, что как правило, связано с дополнительными расходами. Регулярные расходы на техническое обслуживание оборудования позволяет поддерживать стабильно высокое качество печати.

Какие принтеры выбрать для 3D печати моделей самолетов

Предлагаем познакомиться с несколькими вариантами устройств производителя Dreambot3D, которые подходят для производства самолетов. В подборке представлены как FDM, так и фотополимерные 3D принтеры.

Dreambot3D L5-500

3D принтер Dreambot3D L5-500 представляет собой высокоточную FDM систему с двойными соплами, которые можно настраивать по индивидуальному заказу. Рабочая область позволяет получать детали размером до 500x500x800 мм. Благодаря автоматической предварительной калибровке, процесс печати максимально плавный и точный.

Dreambot3D L5-500 поставляется с модернизированными тайваньскими шариковыми винтами. По сравнению с обычным Т-образным винтом, шарико-винтовая передача отличается большей прямолинейностью, меньшим коэффициентом трения, большей плавностью хода и большей стабильностью.

Технические характеристики:

Корпус принтера: Закрытый

Диаметр нити: 1.75 мм

Температура экструдера: до 280°C

Температура стола: 30 - 110°C

Область печати: 500х500х800 мм

Калибровка: Автоматическая

Скорость печати / выращивания: 20 - 150 мм/с

Толщина слоя: 50 - 300 мкм

Точность по оси XY: 1.1 мкм

Точность по оси Z: 1.25 мкм

Dreambot3D L8-600

Dreambot3D L8-600 дает вам мгновенный доступ к реализации любых проектов. Принтер с областью печати 600x600x800 мм работает с разными видами материалов и считается одним из лучших FDM принтеров для создания моделей самолетов в линейке производителя.

3D принтер Dreambot3D L8-600 поставляется с усиленной конструкцией безопасности печати.

Технические характеристики:

Корпус принтера: Закрытый

Диаметр нити: 1.75 мм

Температура экструдера: до 280°C

Температура стола: 30 - 110°C

Область печати: 600х600х800 мм

Калибровка: Автоматическая

Скорость печати / выращивания: 20 - 150 мм/с

Толщина слоя: 50 - 300 мкм

Точность по оси XY: 1.1 мкм

Точность по оси Z: 1.25 мкм

Dreambot3D L8-800

Профессиональное оборудование для печати моделей самолетов имеет полностью герметичный корпус, встроенные воздушные фильтры и изготовлен из листового металла. Большая область печати 800x800x800 мм подойдет как для серийного производства небольших объектов, так и для изготовления отдельных крупных деталей.

Dreambot3D L8-800 также оснащен интеллектуальной системой контроля печати, которая позволяет не беспокоиться о качестве печати и работоспособности принтера.

Технические характеристики:

Корпус принтера: Закрытый

Диаметр нити: 1.75 мм

Температура экструдера: до 280°C

Температура стола: 30 - 110°C

Область печати: 800х800х800 мм

Калибровка: Автоматическая

Скорость печати / выращивания: 20 - 150 мм/с

Толщина слоя: 50 - 300 мкм

Точность по оси XY: 1.1 мкм

Точность по оси Z: 1.25 мкм

Dreambot3D ME-192

Настольный фотополимерный 3D принтер Dreambot3D ME-192 позволяет создавать детали для моделей самолетов практически без ограничений. Большая рабочая область позволяет выполнять объемные задачи печати.

Для обеспечения стабильности печати принтер оснащен усовершенствованной направляющей, которая помогает сохранять точность и баланс независимо от размера изготавливаемой детали.

Технические характеристики:

Материал печати: Фотополимерная смола

Технология печати: LCD / LED

Область печати: 192х120х270 мм

Толщина слоя: 20 мкм

Точность по оси Z: 0.02 мм

Диагональ матрицы: 8.9 дюймов

Тип матрицы: LCD Mono

Длина УФ-волны: 405 нм

Разрешение по оси XY: 0.075 мм

Dreambot3D ME-215

3D принтер Dreambot3D ME-215 использует передовую технологию печати, при которой жидкая светочувствительная смола помещается в область печати и выборочно облучается ультрафиолетовым светом.

Материал отверждается слой за слоем под действием ультрафиолета, образуя трехмерное изделие. Большая область печати, высокая скорость, стабильность и отличный финишный результат позволяют использовать принтер в печати моделей самолетов, инженерном дизайне, художественных ремеслах, стоматологической отрасли и мелкосерийном производстве.

Технические характеристики:

Материал печати: Фотополимерная смола

Технология печати: LCD / LED

Область печати: 215х135х200 мм

Скорость печати / выращивания: 20 мм/ч

Толщина слоя: 20 мкм

Точность по оси Z: 0.02 мм

Диагональ матрицы: 10.1 дюймов

Тип матрицы: LCD Mono

Длина УФ-волны: 405 нм

Разрешение по оси XY: 0.075 мм

Выбор материала для моделей самолетов

Когда дело доходит до выбора правильных материалов для производства моделей самолетов, одними из наиболее важных свойств являются прочность на растяжение и сопротивление материала разрушению под нагрузкой. Это одни из первых свойств материала, которые ищут инженеры.

В сочетании с достаточной пластичностью, прочность на растяжение также указывает на ударную вязкость материала. Некоторые материалы очень хрупкие и легко ломаются при падении, в то время как более пластичные испытывают некоторую деформацию. Чтобы четко понять эту характеристику, данные о прочности на растяжение обычно дополняются кривой напряжения/деформации.

Материалы с высокой прочностью на растяжение обычно используются в конструкционных, механических или статических компонентах, поломка которых недопустима. Примеры использования таких материалов можно встретить в строительстве, автомобилестроении, авиации, а также в производстве проводов, канатов, пуленепробиваемых жилетов и многого другого.

Сегодня 3D печать достигла такого качества, что обеспечивает такую ​​же или даже более высокую прочность на растяжение, чем традиционные пластмассы, полученные методом литья под давлением.

Мы предлагаем вам познакомиться с некоторыми материалами, которые наиболее часто используются в проектировании моделей самолетов.

ABS (акрилонитрилбутадиенстирол)

Как термопластичный полимер, ABS может плавиться и охлаждаться без изменения своих химических свойств. Это делает его интересным промышленным материалом для 3D печати моделей самолетов. Пластик известен своей прочностью, жесткостью и долговечностью. Он также устойчив к царапинам, обладает хорошей термоустойчивостью и устойчивостью к бытовым химикатам.

Материал может выдерживать нагрев, давление и напряжение, как никакой другой промышленный материал, что делает его отличным выбором для печати износостойких компонентов.

ABS довольно удобный в печати материал, если использовать правильные настройки и установить верную температуру печати. Он позволяет печатать выступающие детали под углом 45 градусов без нарушения геометрии. Большинству производителей этот материал нравится тем, что его поверхности можно обрабатывать ацетоном, а также склеивать и даже спиливать часть материала. Наконец, его можно легко покрасить акриловыми красками.

Нить ABS не токсична при печати. Только при очень высоких температурах (400 °C) материал разлагается на бутадиен (канцерогенный для человека), акрилонитрил (возможно, канцерогенный для человека) и стирол.

PLA (полимолочная кислота)

Нить PLA на сегодняшний день является самым популярным материалом для промышленных FDM принтеров, и для этого есть веская причина. Он поставляется во многих оттенках и является основой для большинства декоративных материалов, что делает его идеальным для широкого спектра применений.

PLA — это сокращение от полного названия полимолочной кислоты, термопластичного полимера, полученного из возобновляемых ресурсов, в частности, из кукурузного крахмала или сахарного тростника. Это отличает материал от других широко используемых пластиков, которые получают путем перегонки и полимеризации невозобновляемых запасов нефти.

Поскольку нить PLA является биоразлагаемым продуктом, она естественным образом разрушается примерно через три-шесть месяцев. Разложение других термопластичных материалов может занять до тысячи лет, что делает PLA гораздо более экологичным.

Помимо 3D печати деталей самолетов, PLA также используется для производства медицинских имплантатов, упаковки для пищевых продуктов и одноразовой посуды. Но в сфере промышленной 3D печати PLA считается эстетическим материалом, который лучше всего подходит для прототипирования.

PETG

PET (полиэтилентерефталат) — это термопластичный полимер, используемый для 3D печати моделей самолетов. Смешанный с гликолем (отсюда и буква «G») он демонстрирует хорошие характеристики для 3D печати. PETG устойчив к высоким температурам и воде, имеет стабильные размеры, не дает усадки и обладает хорошими электрическими свойствами.

PETG сочетает в себе долговечность ABS и пригодность для печати PLA, и неудивительно, что его часто выбирают профессионалы, которым нужен надежный материал для своих проектов.

Обратите внимание, что на рынке присутствуют два варианта названий - PETG (иногда пишется как PET-G) и PET. «G» означает гликоль — вещество, добавляемое для предотвращения эффектов коррозии и кристаллизации. PET, модифицированный гликолем, легче поддается 3D печати. PET без гликоля более хрупок и подвержен разрушению.

Nylon

Nylon (он же полиамид) — популярный материал, используемый при создании моделей самолетов, известный своей прочностью и гибкостью. Для нейлоновых нитей обычно требуется температура экструдера около 250ºC. Однако некоторые нити позволяют печатать при температурах до 220ºC из-за своего химического состава.

Многие принтеры не оснащены хотэндом, который может достигать температуры 250ºC, поэтому эти более низкотемпературные версии потенциально избавят вас от необходимости обновлять хотэнд. Одна большая проблема с нейлоновыми нитями заключается в том, что они гигроскопичны, что означает, что они легко поглощают влагу из окружающей среды.

Нити с углеродным волокном

Нити из углеродного волокна представляют собой композитные материалы, образованные путем вливания фрагментов углеродного волокна в полимерную основу, подобно нитям, наполненным металлом, но вместо этого с крошечными волокнами. Полимерная основа может состоять из различных материалов для 3D печати, таких как PLA, ABS, PETG, нейлон или другие.

В то время как настоящие материалы из углеродного волокна включают длинные непрерывные нити волокна, которые улучшают механическую прочность, материалы для 3D печати содержат короткие частицы диаметром около 0,01 мм. Хотя этого достаточно для повышения прочности печатных деталей, нужно учитывать, что материал все же уступает по прочности исходному материалу.

Для тех, кто ищет более прочные материалы для 3D дизайна самолетов, нить из углеродного волокна- это относительно доступная альтернатива более дорогим и требовательным материалам, таким как поликарбонат (PC) или PEEK. Более того, повышенная прочность, создаваемая частицами углеродного волокна, способствует большей стабильности размеров, помогая избежать коробления и усадки.

Фотополимерные смолы

В то время как технология FDM использует традиционные промышленные пластики, такие как ABS и поликарбонат (PC), SLA, DLP и фотополимерные 3D принтеры требуют использования специальных фотополимерных смол, которые затвердевают при попадании на них УФ излучения. Большинство смол для 3D печати самолетов имеют либо эпоксидную, либо акрилатную основу, причем последняя чаще используется в настольных принтерах.

Многие считают, что детали, напечатанные на фотополимерном 3D принтере, являются более хрупкими и наиболее подходящими для прототипирования, а не для использования в качестве функциональных и несущих компонентов. Но это верно только в том случае, если смола подобрана неправильно.

Примеры сверхпрочных смол можно найти в самых разных отраслях промышленности. Существуют также высокотемпературные смолы, которые подходят для 3D печати моделей самолетов, и даже смолы, из которых можно производить резиноподобные детали.

Обратите внимание, что значение прочности смолы на растяжение обычно измеряется испытанием на растяжение, которое следует строгим международным стандартам, поэтому результаты могут использоваться во всем мире. Чем выше предел прочности при растяжении, тем прочнее считается материал из-за того, какое напряжение он может выдержать.

Заключение

В этой статье мы постарались собрать максимально полную информацию о 3D моделях самолетов, возможностях 3D печати для их производства и даже материалах для печати. Это все поможет вам принять правильное решение о покупке оборудования для собственного производства моделей самолетов.

Получить подробную консультацию и подобрать оборудование для запуска собственного производства вы можете в LIDER-3D. Обратитесь к специалистам компании, чтобы выбрать 3D принтер, расходные материалы и аксессуары для 3D печати!