Какие основные преимущества и недостатки 3D печати? Приведем пример наиболее существенных минусов и отличительных плюсов технологии.
Важно понимать, что 3D-печать — это быстро развивающаяся технология. Он имеет свой уникальный набор преимуществ, но также в некоторых отношениях отстает от традиционного производства.
Суммируем наиболее важные преимущества и недостатки, принимая во внимание плюсы и минусы всех доступных в настоящее время технологий 3D-печати. Используйте эти данные, чтобы понять на каком уровне находится сегодня 3D-печать и в какую сторону будет развиваться дальше.
Преимущества 3D печати:
Геометрическая сложность изделий
3D-печать позволяет легко изготавливать изделия сложной формы, которые невозможно получить никаким другим способом производства. Особенность аддитивной технологии позволяет производить детали со сложной геометрией не дороже более простых изделий, изготавливаемых традиционными методами производства (а иногда даже дешевле, поскольку используется меньше материала).
Низкие начальные затраты
В литейном производстве (например, литье под давлением) производство каждой деталь требует уникальной пресс-формы. Эти инструменты оснастки имеют большую стоимость (от тысячи до сотен тысяч долларов). Чтобы окупить эти затраты, производители выпускают одинаковые детали большими партиями в несколько тысяч экземпляров.
Поскольку 3D-печать не нуждается в какой-либо специализированной оснастке, то затраты на запуск производства отсутствуют. Стоимость напечатанной детали зависит только от количества используемого материала, времени, которое потребовалось принтеру для печати, и постобработки, если таковая требуется.
Индивидуальные параметры
При традиционном способе производства дешевле всего выпускать и продавать изделия, имеющие стандартную конфигурацию. Однако, 3D-печать обеспечивает гибкую настройку параметров изделия. Поскольку затраты на запуск очень низки, достаточно внести изменения в 3D-модель, чтобы создать деталь по индивидуальным параметрам. Таким образом, каждый элемент может быть настроен в соответствии с конкретными потребностями заказчика, не влияя на производственные затраты.
Дешевое и быстрое прототипирование
Одно из основных применений 3D печати является прототипирование. Когда необходимо создать экспериментальный образец детали на помощь приходит 3Д печать. Скорость прототипирования значительно ускоряет цикл проектирования (проектирование, тестирование, улучшение, перепроектирование). Детали, которые потребовали бы 8+ месяцев разработки, могут быть готовы всего за 8-10 недель.
Большой ассортимент материалов
Наиболее распространенные материалы для 3D-печати — пластмассы. 3D-печать металлических изделий также набирает обороты. Напечатанные детали могут обладать высокой термостойкостью, высокой прочностью или жесткостью и даже быть биосовместимыми.
Композиты также широко используются в 3D-печати. Материалы могут иметь в составе металлические, керамические, деревянные или углеродные частицы, а также армированы углеродными волокнами. Это приводит к получению деталей с уникальными свойствами, пригодными для разных применений.
Недостатки 3D печати:
Более низкая прочность и анизотропные свойства материала
Как правило, напечатанные детали имеют не лучшие физические характеристики: поскольку они построены послойно, они слабее и более хрупкие в плоскости слоя на 10-50%.
Из-за этого детали из пластика чаще всего используются для простых функциональных применений. В то же время, технологии DMLS и SLM позволяют получать металлические изделия с превосходными механическими свойствами. И они находят применение в самых сложных отраслях промышленности, таких как аэрокосмическая отрасль.
Меньшая конкурентоспособность при больших партиях
3D-печать не может конкурировать с традиционными производственными процессами, когда речь заходит о больших объемах производства. Отсутствие дополнительных элементов оснастки означает, что затраты на запуск невелики, поэтому прототипы и небольшое количество идентичных деталей (до десяти) изготавливать экономично. Однако это также означает, что при больших партиях цена за единицу изделия снижается совсем незначительно.
Зачастую, в зависимости от материала, процесса 3D-печати и конфигурации детали, порог экономичности производства составляет около 100 единиц. Свыше этого количества другие технологии, такие как механическая обработка на ЧПУ и литье, становятся более экономичными.
Ограничение по точности и допускам
Точность 3D-печати деталей зависит от технологического процесса и калибровки станка. Как правило, детали, напечатанные на FDM принтере, имеют самую низкую точность с допусками печати ± 0,5 мм. Это означает, что если в вашей детали запроектировано отверстие диаметром 10 мм, то его истинный размер после печати будет колебаться от 9,5 мм до 10,5 мм.
Другие технологии 3D-печати предлагают большую точность. Например, промышленные струйные принтеры и SLA-принтеры способны производить детали с допуском до ± 0,01 мм.
Постобработка
Напечатанные детали зачастую не готовы к использованию сразу после печати. Они требуют одного или нескольких этапов постобработки.
Например, большинство процессов 3D-печати требуют удаление поддержки. 3D-принтеры не могут печатать материал в воздухе, поэтому нужны поддержки — опоры, которые печатаются вместе с деталью, чтобы сформировать выступающие или полые участки изделия.
При удалении поддержки часто остаются следы или пятна на поверхности детали. Эти участки нуждаются в дополнительных операциях (шлифовка, полировка, покраска) для достижения высокого качества поверхности.
