SLA-машины
SLS-машины
3D-принтеры серии ProJet
V-Flash

SLA-машины. Машины для выращивания моделей из фотополимерных композиций

Фирма 3D Systems – пионер в области практического освоения технологий быстрого прототипирования. В 1986 г ею впервые была представлена для коммерческого освоения стереолитографическая машина SLA-250 (SLA - Steriolithography Apparatus). Основой в SLA-процессе является ультрафиолетовый лазер (твердотельный или С02). Лазерный луч «пробегает» по поверхности тонкого слоя фотополимерной смолы там, где он «видит» тело, как бы заштриховывая сечение детали. Жидкий фотополимер затвердевает – полимеризуется, только в том месте, где прошел лазерный луч. Затем новый жидкий слой наносится на затвердевший слой, и новый контур «обрабатывается» лазером. При выращивании модели, имеющей нависающие элементы, одновременно с основным телом модели строятся так называемые поддержки – тонкие столбики, на которые укладывается первый слой нависающего элемента, когда приходит черед его построения. Процесс повторяется до завершения построения модели. Затем модель извлекается, остатки смолы смываются ацетоном или спиртом, поддержки удаляются. Качество поверхности стереолитографических моделей весьма высокое и часто модель не требует пост-обработки. При необходимости качество поверхности может быть улучшено, «зафиксированный» фотополимер хорошо обрабатывается, и поверхность модели может быть доведена до зеркальной. Стереолитография широко применяется для:

• изготовления мастер-моделей (для последующего получения силиконовых форм, восковых моделей и отливок из полиуретановых смол);
• создания дизайн-моделей, макетов и функциональных прототипов;
• изготовления полноразмерных и масштабных моделей для гидродинамических, прочностных и др. видов исследований.

В связи с наличием лазера эти установки относительно дороги. Поэтому, особенно в последнее время, когда появилось множество 3D-принтеров, они используются для построения особо ответственных изделий с повышенными требованиями к точности и чистоте поверхности, в первую очередь для изготовления мастер-моделей. А для других целей, например, дизайн-макетов используют более дешевые технологии. Стоимость расходных материалов относительно невысокая – 150…390 €, сопоставима со стоимостью модельных материалов других фирм. Время построения модели зависит от загрузки рабочей платформы, а  также от шага построения. Установка Viper si 2 имеет наименьший шаг построения  - 0,05 мм, а в режиме High resolution - 0,02 мм, но на уменьшенной до 125х125 мм площади построения. Машина может строить модели с толщиной стенки 0,1…0,2 мм.

Ряд зарубежных и отечественных машиностроительных предприятий успешно применяют SLA-машины 3D Systems для получения так называемых Quick-Cast-моделей для последующего литья сложных и изделий по выжигаемым моделям. Quick-cast модель имеет сотовую структуру, это обеспечивает минимизацию образования золы при выжигании модели из формы и предотвращает деформацию и растрескивание формы при ее нагревании в прокалочной печи. Использование SLA-моделей в качестве литейных позволяет не только многократно ускорить процесс получения отливки, но и значительно улучшить качество литья. Выбор модельных материалов весьма широк: различные эпоксидные композиции, а также резиноподобные полимеры DuraFlex для изготовления прототипов прокладок, уплотнений, шлангов и т. д., смола Acura SI 50SL со свойствами ABS-пластика.

Стереолитография – «конек» фирмы 3D Systems и фактически в этой области она является  монополистом в Европе и США. Лишь японские машины могли бы составить конкуренцию, но нерешенность ряда патентно-правовых проблем (до 2005 г) существенно затормозило проникновение этих машин на мировые рынки, в то время как 3D Systems проводила целенаправленную экспансию с созданием соответствующей общемировой сети сервисной службы, производства широкого ряда расходных материалов, торговых представительств и т. д. Поэтому, несмотря на традиционно высокое качество японских RP-машин, нет объективных предпосылок к выбору японских фирм в качестве поставщиков на российский рынок. Более целесообразным является выбор в пользу 3D Systems и использование уже имеющей инфраструктуры поставок машин, расходных материалов и технического обслуживания. С 2009 года намечается выпуск новой машины iPro™ 9000 в пяти  модификациях по размерам зоны построения и объему ванны:

• RDM 650M -  650x350x300 мм; 148 л;
• RDM 750SH  -  650x750x50 мм,  95 л;
• RDM 750H  - 650x750x275 мм,  272 л;
• RDM 750F  - 650x750x550 мм; 414 л;
• RDM 1500XL - 1500х750х550 мм; 900 л.

Установлен новый твердотельный лазер номинальной мощностью 1000 мВт с гарантийным сроком службы 10000 часов.

Основные характеристики SLA-машин фирмы 3D Systems

Стоимость (EXW) SLA-машин варьирует (в зависимости от модели, мощности лазера, размеров ванны, страны поставки, объема гарантийного и пост-гарантийного обслуживания, наличия дополнительного оборудования, количества расходных материалов и т. д.) от 235 тыс. евро до 950 тыс. евро.

Машины для выращивания моделей из порошковых композиций

SLS-машины фирм 3D Systems
Согласно SLS-технологии модели создаются из порошковых материалов за счет эффекта спекания при помощи энергии лазерного луча. Важным 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. После построения модели достаточно лишь высыпать остаточный порошок из внутренних полостей и модель готова к дальнейшей работе.

Фирма 3D Systems (США) производит две модели SLS-машин – SinterStation HQ и SinterStation Pro. Машина SinterStation HQ является универсальной с точки зрения применяемых материалов. В отличие от аналогов (например, машины фирмы EOS) эта установка работает со всеми перечисленными выше порошковыми материалами: полимерные порошки, плакированный песок, металло-порошки.
Эта модель совершенствовалась на протяжении более 10 лет и является одной из самых отработанных, надежных и простых в обращении SLS-машин. Имеется в парке RP-машин практически всех ведущих мировых автомобильных и авиастроительных компаний, многих университетов и исследовательских центров.  Машина SinterStation Pro производится с 2005 года и относится к RP-машинам нового поколения. Особое внимание в этой версии уделено вопросам автоматизации работы и повышению производительности. Машина выпускается в двух модификациях Pro 140 (базовая) и  Pro 230.

                          Основные характеристики  машин 3D Systems                

Отличительными особенностями машины являются:
- быстросменный модуль с системой предподогрева, в котором производится построение модели. Модуль заранее готовится к работе, устанавливается в основной модуль машины, и после построения модели извлекается из него и на его место устанавливается следующий модуль для выполнения новой работы. Наличие 2-3-х таких модулей обеспечивает возможность практически непрерывной работы машины, увеличивая ее производительность в 2..3 раза по сравнению с предшествующими моделями SLS-машин типа SinterStation HQ;
-  встроенный генератор азота (рабочий процесс в рабочей камере машины происходит в среде инертного газа). В предыдущих версиях машин азот подавался из баллонов;
- увеличенные размеры зоны построения – 550х550х750 мм (против 381х330х457 мм у SinterStation HQ);
- модуль очистки, в котором автономно производится извлечение и очистка модели;
- автоматизированная подача модельного материала (в отличие от ручной загрузки ранее).
Все эти новации делают машину SinterStation Pro, пожалуй, самой продвинутой и мощной среди современных SLS-машин.

Стоимость (EXW) SLS-машин варьирует (в зависимости от модели, мощности лазера, размеров рабочей камеры, страны поставки, объема гарантийного и пост-гарантийного обслуживания, наличия дополнительного оборудования, количества расходных материалов и т. д.) от 600 тыс. евро до 850 тыс. евро.

Машины ProJet 3000 фирмы 3D Systems.

Эти машины условно относятся к так называемым 3D-принтерам. Формирование модели происходит путем впрыскивания жидкого модельного материала через специальные многосопловые форсунки, установленные в головке принтера (аналогично тому, как впрыскиваются чернила в обычном струйном 2D-принтере).

В машинах серии ProJet 3000 (индексы SD, DP и HD) фирмы 3D Systems для полимеризации слоя используется засветка ультрафиолетовой лампой. При построении модели слой формируется за счет подачи жидкого фотополимера через многоструйную головку. Так же, как и в SLA-машинах,  для построения нависающих частей модели используются поддерживающие структуры, которые после построения модели удаляются посредством струи горячей воды. ProJet 3000 HD (High Definition) и  ProJet 3000 DP (Dental Professional) отличается от базовой версии ProJet SD 3000 (разрешение 328x328x606 точек на дюйм, dpi) возможностью работы на уменьшенной зоне построения модели, но с повышенным до  656x656x800 dpi разрешением, и предназначены для использования в ювелирной промышленности, а также для изготовления слуховых аппаратов и зубных протезов и т. д.

Модель ProJet DP 3000 поставляется в комплекте с высокоточным лазерным сканером для оцифровки стоматологических моделей. Модельным материалом для этих машин является акриловый фотополимер, материалом поддержек – воск.

Основные характеристики машин серии ProJet

Модификации ProJet CP 3000 и ProJet CPX 3000 специально разработаны для выращивания восковых моделей для точного литья металлов в гипсо-керамические и оболочковые формы. Используется специальный модельный восковой материал VisiJet® CPX200 и (также восковой водорастворимый) материал поддержек VisiJet® S200. Разрешение 328х328х700 точек на дюйм, толщина слоя построения 36 мкм, в режиме XHD (Xtreme High Definition) – 656х656х1600 (xyz) точек на дюйм, толщина слоя 16 мкм. Точность (в зависимости от конфигурации, ориентации и размеров модели) 0,025-0,05 мм на длине один дюйм. Со второй половины 2009 года планируется выпуск новой универсальной машины ProJet 5000, использующей два модельных материала – акриловый фотополимер и воск. Принтеры серии ProJet компании 3D Systems, как и принтеры Objet являются машинами высокого уровня, они позволяют строить качественные модели широкого спектра назначения и пользуются особой популярностью там, где необходимо получить не только прототип, но и изготовить небольшую партию полиуретановых (в силиконовые формы) или металлических (по выплавляемым или выжигаемым моделям) отливок.    Стоимость (EXW) принтеров серии ProJet 3000 варьирует (в зависимости от модели, страны поставки, объема гарантийного и пост-гарантийного обслуживания, наличия дополнительного оборудования, количества расходных материалов и т. д.) от 85 до 115 тыс. евро.

3D-принтер V-Flash

С июня 2009 года компания 3D Systems начинает коммерческую реализацию на американском рынке одной из самых дешевых RP-машин – 3D-принтера V-Flash. Объявленная стоимость принтера в США 9900$. Позиционируется даже не как «офисный», а как «домашний» принтер, таким образом подчеркивается демократичный характер группы пользователей – «от инженера до домохозяйки», от профессионалов до хоббистов. Модельным материалом является жидкий акриловый фотополимер. Модель строится «вверх ногами»: тонкий слой материала наносится на специальную прозрачную пластину, сверху к ней до касания в фотополимером опускается платформа, происходит засветка слоя за счет облучения УФ-лампой, платформа с засвеченным и полимеризованным слоем поднимается вверх, на пластину наносится новый слой материала, платформа снова опускается вниз до касания со слоем фотополимера, происходит засветка следующего слоя и т. д. Размеры зоны построения модели 228х171х203 мм. Толщина слоя 0,1 мм. Минимальная толщина стенки модели 0,64 мм. Скорость построения модели – до 13 мм в час по высоте.  Габаритные размеры 660х690х790мм, вес 66 кг. По сравнению с принтерами ProJet и Eden (Objet Geometries), модели, безусловно, менее качественны, с более выраженными ступеньками, но они вполне пригодны для решения широкого круга дизайнерских, учебных и иных задач.  Принтер V-Flash был достаточно агрессивно разрекламирован на выставках и Интернете, получены сотни заявок на приобретение, но проблемы с доводкой конструкции машины заставили отложить коммерциализацию данного проекта почти на два года. Официально объявлено о начале продаж в 2009 году лишь в США. Сроки поставки принтера в Европу и Россию пока не определены. 

______________________

Поставка оборудования компании 3D Systems.
Наши партнеры:

ФГУП "ВО "Внештехника"
ЗАО Торговый Дом «Научное оборудование»
экспортно-импортные операции в области научно-технического сотрудничества с зарубежными странами, в том числе реализуемые межотраслевыми научно-техническими комплексами, включая закупку, продажу и аренду научного оборудования;