3d печать практическое руководство бен рэдвуд

ID товара

2775436

Год издания

2019

ISBN

978-5-9706-0738-1

Количество страниц

220

Размер

24x17x1.5

Тираж

200

Вес, г

469

Книга посвящена стремительно развивающимся технологиям 3D-печати, которые находят свое применение во множестве отраслей: дизайне, строительстве, медицине и других. Помимо самих технологий и материалов печати рассматриваются характеристики различных 3D-принтеров, общие особенности 3D-моделей и методы их постобработки.
Благодаря многочисленным иллюстрациям читатель получает ёмкое представление о возможностях и ограничениях 3D-печати. Описание ряда проектных элементов представлено в удобной для восприятия табличной форме.
Издание адресовано широкому кругу специалистов, работа которых связана с изготовлением и использованием 3D-прототипов.

Бен Рэдвуд, Филемон Шофер, Брайан Гаррэт

3D-печать

Практическое руководство

The 3D Printing

Handbook 

Technologies, design and applications

BEN REDWOOD 
ILEMON SCHÖFFER 
BRIAN GARRET

FOREWORD BY TONY FADELL
creator of the iPod and founder of Nest

3D-печать

Практическое  
руководство

Технологии, дизайн и применение

БЕН РЭДВУД
ФИЛЕМОН ШОФЕР
БРАЙАН ГАРРЭТ

Москва, 2020

ПРЕДИСЛОВИЕ ТОНИ ФАДЕЛЛА,
создателя iPod и основателя компании Nest

УДК 339.35, 004.35
ББК 30.61
Р96

Рэдвуд Б., Шофер Ф., Гаррэт Б.
Р96 
3D-печать. Практическое руководство / пер. с анг. М. А. Райтмана. – М.: ДМК 
Пресс, 2020. – 220 с.: ил. 

ISBN 978-5-97060-738-1

Книга посвящена стремительно развивающимся технологиям 3D-печати, которые 
находят свое применение во множестве отраслей: дизайне, строительстве, медицине 
и других. Помимо самих технологий и материалов печати рассматриваются харак-
теристики различных 3D-принтеров, общие особенности 3D-моделей и методы их 
постобработки.
Благодаря многочисленным иллюстрациям читатель получает ёмкое представле-
ние о возможностях и ограничениях 3D-печати. Описание ряда проектных элементов 
представлено в удобной для восприятия табличной форме.
Издание адресовано широкому кругу специалистов, работа которых связана с из-
готовлением и использованием 3D-прототипов.

УДК 339.35, 004.35
ББК 30.61

Original English language edition published by 3D Hubs B.V., Amsterdam, The Netherlands. 
Copyright © 2017 3D Hubs B.V. Russian-language edition copyright © 2020 by DMK Press. All rights 
reserved.

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой 
бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения вла-
дельцев авторских прав.

 
 Copyright © 2017 3D Hubs B.V. 
ISBN 978-5-97060-738-1 (рус.) 
© Оформление, издание, перевод, ДМК Пресс, 2020

Содержание

Благодарности ........................................................................................................11

Предисловие ...........................................................................................................12

Введение ..................................................................................................................13

Часть I. Технологии и материалы 3D-печати ..................................................21

Глава 1. Введение в 3D-печать ...........................................................................22

1.1. Классификация технологий 3D-печати .............................................................22
1.2. Группы материалов для печати .........................................................................24
1.2.1. Полимеры .....................................................................................................24
Термопластики ..................................................................................................25
Реактопласты .....................................................................................................25
1.2.2. Металл ...........................................................................................................26
1.2.3. Другие материалы ........................................................................................26

Глава 2. Экструзия материала – FFF ..................................................................28

2.1. Технологии экструзии материала ......................................................................28
2.1.1. Производство методом плавления нити (FFF) ...........................................28
2.2. Характеристики принтера ..................................................................................28
2.2.1. Параметры принтера ...................................................................................28
2.2.2. Искривление .................................................................................................30
2.2.3. Межслойная адгезия ....................................................................................31
2.2.4. Поддержки ....................................................................................................32
Растворимые поддержки ..................................................................................33
2.2.5. Заполнение ...................................................................................................34
2.3. Точная размерность ............................................................................................34
2.4. Материалы ...........................................................................................................35
2.5. Постобработка .....................................................................................................37
2.6. Преимущества и ограничения ...........................................................................38
2.7. Промышленная и настольная FFF-печать .........................................................39
2.8. Типичные области применения .........................................................................41
Шаблоны для литья по выплавляемым моделям ............................................41
Корпусы для электроники .................................................................................42
Тестирование формы и соответствия ..............................................................43
Монтажные и установочные приспособления ................................................43
2.9. Новые разработки ...............................................................................................44
2.9.1. Непрерывное плавление нити – Markforged ..............................................44
2.9.2. Металлическая FFF-печать – Metal X от Markforged и Desktop  
Metal DM Studio ......................................................................................................45
2.9.3. Интеграция электронных схем – Voxel8 DK ...............................................46

 Содержание

Глава 3. Полимеризация в ванночке – SLA/DLP ............................................49
3.1. Технологии полимеризации в ванночке ...........................................................49
3.1.1. Стереолитография (SLA) ..............................................................................49
3.1.2. Цифровая светодиодная проекция (DLP) ...................................................50
3.1.3. SLA против DLP ............................................................................................51
3.2. Характеристики принтера ..................................................................................51
3.2.1. Параметры принтера ...................................................................................51
3.2.2. Снизу вверх и сверху вниз ...........................................................................52
Снизу вверх ........................................................................................................53
Сверху вниз ........................................................................................................55
3.2.3. Структуры поддержки .................................................................................58
3.3. Точность размеров ..............................................................................................58
3.4. Материалы ...........................................................................................................58
3.5. Постобработка .....................................................................................................59
3.6. Преимущества и ограничения ...........................................................................61
3.7. Промышленная и настольная печать полимеризацией в ванночке ................61
3.8. Распространенные области применения ..........................................................63
Прототипы для промышленного литья ...........................................................63
Ювелирное дело (литье по выплавляемой модели) ........................................63
Стоматологическое применение ......................................................................63
Слуховые аппараты ...........................................................................................64
3.9. Новые разработки ...............................................................................................64
3.9.1. Непрерывная световая проекция – Carbon ................................................65

Глава 4. Плавка порошков (полимеры) – SLS .................................................66
4.1. Технологии плавки порошков ............................................................................66
4.1.1. Выборочное лазерное спекание (SLS) .........................................................66
4.2. Характеристики принтера ..................................................................................68
4.2.1. Параметры принтера ...................................................................................68
4.2.2. Наполнение лотков ......................................................................................68
4.2.3. Адгезия слоев ...............................................................................................69
4.3. Точность размеров ..............................................................................................71
4.4. Материалы ...........................................................................................................71
4.5. Постобработка .....................................................................................................72
4.6. Преимущества и ограничения ...........................................................................73
4.7. Распространенные области применения ..........................................................75
Функциональные детали ..................................................................................75
Мелкосерийное производство изделий ...........................................................75
Сложные каналы (с полым профилем) ............................................................76
4.8. Новые разработки ...............................................................................................76
4.8.1. Мультиструйная плавка – HP ......................................................................76
4.8.2. Настольные SLS-принтеры – Shareboot SnowWhite, Sintarec,  
Sinterit и Formlabs Fuse 1 .......................................................................................77

Глава 5. Струйная 3D-печать – струйная 3D-печать, DOD ...........................79
5.1. Технологии струйной 3D-печати .......................................................................79
5.1.1. Струйная 3D-печать .....................................................................................79

Содержание  7

5.1.2. Подача по требованию .................................................................................80
5.2. Характеристики принтера ..................................................................................81
5.2.1. Параметры принтера ...................................................................................81
5.2.2. Поддержки ....................................................................................................82
5.2.3. Матовая и глянцевая печать ........................................................................83
5.3. Точность размеров ..............................................................................................85
5.4. Материалы ...........................................................................................................85
5.5. Постобработка .....................................................................................................86
5.6. Преимущества и ограничения ...........................................................................88
5.7. Распространенные области применения ..........................................................89
Цветные визуальные прототипы .....................................................................89
Модели для медицины ......................................................................................89
Прототипы для литья по выплавляемым моделям .........................................89
Мелкосерийное литье по выплавляемым моделям ........................................89
5.8. Новые разработки ...............................................................................................91
5.8.1. Струйная 3D-печать наночастицами – XJet ...............................................91

Глава 6. Струйная печать связующим веществом .........................................92
6.1. Технологии струйной печати связующим веществом .....................................92
6.1.1. Струйная печать связующим веществом – песок ......................................92
Полноцветные модели ......................................................................................93
Песчаные стержни и формы для отливки ........................................................94
6.1.2. Струйная печать связующим веществом – металл ....................................94
Пропитывание ...................................................................................................95
Сплавление ........................................................................................................95
6.2. Характеристики принтера ..................................................................................95
6.2.1. Параметры принтера ...................................................................................95
6.2.2. Прочность изделий ......................................................................................96
6.2.3. Заполнение лотка для порошка ..................................................................96
6.3. Точность размеров ..............................................................................................96
6.4. Материалы ...........................................................................................................97
6.5. Постобработка .....................................................................................................97
6.6. Преимущества и ограничения ...........................................................................99
6.7. Распространенные области применения ..........................................................99
Полноцветные модели ......................................................................................99
Литье в песчаные формы ..................................................................................99
Функциональные металлические изделия ....................................................100

Глава 7. Плавка порошков (металлы) – DMLS/SLM, EBM ...........................102
7.1. Технологии плавки порошков ..........................................................................102
7.1.1. DMLS/SLM ....................................................................................................102
7.1.2. EBM ..............................................................................................................104
7.2. Характеристики принтера ................................................................................104
7.2.1. Параметры принтера .................................................................................104
7.2.2. Поддержки ..................................................................................................105
7.2.3. Качество поверхности ................................................................................105
7.3. Точность размеров ............................................................................................106
7.4. Материалы .........................................................................................................106

 Содержание

7.5. Постобработка ...................................................................................................107
7.6. Преимущества и ограничения ..........................................................................109
Плавка металлических порошков и струйная печать связующим  
веществом ........................................................................................................110
7.7. Распространенные области применения .........................................................110
Стоматологическое применение ....................................................................110
Медицинское применение .............................................................................110
Аэрокосмическая и автомобильная области применения ...........................111

Глава 8. Инструменты для принятия решений .............................................112
8.1. Сводная таблица технологий ...........................................................................112

Часть II. Проектирование для 3D-печати ......................................................116

Глава 9. Общие особенности проектирования для 3D-печати ................117
9.1. Толщина слоя .....................................................................................................117
9.2. Стягивание и искривление ...............................................................................119
9.2.1. Температура ...............................................................................................119
9.2.2. Облучение ...................................................................................................119
9.2.3. Предупреждение стягивания и искривления ..........................................119
9.3. Структуры поддержек .......................................................................................120
9.4. Скругления ........................................................................................................121

Глава 10. Описание элементов, изготовленных с помощью  
3D-печати ...............................................................................................................122

Глава 11. Проектирование для FFF-печати ...................................................125
11.1. Структуры поддержек и направление изделия .............................................125
11.1.1. Основы FFF-поддержек............................................................................126
11.1.2. Типы FFF-поддержек ...............................................................................128
11.1.3. Перемычки ...............................................................................................130
11.2. Анизотрофность ..............................................................................................131
11.3. Заполнение ......................................................................................................132
11.4. Отверстия ........................................................................................................134
11.5. Сводная таблица проектирования для FFF-печати ......................................136

Глава 12. Проектирование для SLA/DLP-печати .........................................138
12.1. Структуры поддержек и направление изделий ............................................138
12.1.1. Структуры поддержек для принтеров, печатающих сверху вниз .........139
12.2. Полые секции ..................................................................................................141
12.3. Сводная таблица проектирования для SLA/DLP-печати ..............................142

Глава 13. Проектирование для SLS-печати ...................................................144
13.1. Стягивание и искривление .............................................................................144
13.1.1. Направление изделия ..............................................................................144
13.1.2. Уменьшение массы изделия ....................................................................145
13.2. Избыточное спекание .....................................................................................145
13.3. Удаление порошка ...........................................................................................147

Содержание  9

13.3.1. Полые секции ...........................................................................................147
13.3.2. Глухие отверстия ......................................................................................147
13.3.3. Подвижные детали ...................................................................................148
13.4. Сравнение с литьем под давлением ..............................................................149
13.5. Ступенчатая поверхность ...............................................................................149
13.6. Проектные элементы при SLS-печати ...........................................................151

Глава 14. Проектирование для струйной 3D-печати ..................................153
14.1. Поддерживающие структуры и направление изделия .................................153
14.2. Полноцветная печать ......................................................................................154
14.3. Комбинирование материалов ........................................................................155
Смешанный лоток ...........................................................................................155
Цифровые материалы .....................................................................................155
Смешанные изделия .......................................................................................156
14.3.1. Проектирование из множества материалов ..........................................156
14.4. Проектные элементы в струйной 3D-печати ................................................158

Глава 15. Проектирование для печати связующим веществом ..............160
15.1. Связующее вещество ......................................................................................160
15.2. Сырое состояние .............................................................................................161
15.3. Полноцветные отпечатки ...............................................................................162
15.4. Пропитка и сплавление ..................................................................................164
15.4.1. Стойки .......................................................................................................164
15.5. Проектные элементы печати связующим веществом ..................................165

Глава 16. Проектирование для DMLS/SLM-печати .....................................167
16.1. Поддержки и направление изделий ..............................................................167
16.2. Полые секции ..................................................................................................169
16.3. Подложка .........................................................................................................169
16.4. Оболочка и наполнение ..................................................................................170
16.5. Типичные параметры проектирования ........................................................171
16.5.1. Каналы ......................................................................................................171
16.5.2. Скругления ................................................................................................171
16.5.3. Объем печати............................................................................................172
16.6. Таблица проектных элементов металлической печати ...............................173

Глава 17. Сводная таблица правил проектирования ..................................175

Часть III. Применение технологий 3D-печати ..............................................177

Глава 18. Инструменты для создания 3D-проектов ...................................178
18.1. CAD-проектирование ......................................................................................178
18.1.1. Объемное моделирование .......................................................................178
18.1.2. Поверхностное моделирование ..............................................................179
18.1.3. Скульптурное моделирование ................................................................180
18.1.4. CAD-проектирование ...............................................................................181
18.2. Топологическая оптимизация ........................................................................182
18.2.1. Параметры топологической оптимизации ............................................182

 Содержание

18.2.2. Преимущества и ограничения ................................................................184
18.3. Обратное проектирование .............................................................................184
18.3.1. 3D-сканирование .....................................................................................184
Лазерное сканирование ..................................................................................185
КТ-сканирование .............................................................................................185
18.3.2. Физическое измерение ............................................................................185
КИМ ..................................................................................................................186
Ручное измерение ...........................................................................................187
18.3.3. Сводная таблица .......................................................................................187

Глава 19. Применение технологий FFF-печати ............................................188
19.1. Монтажные и установочные приспособления ..............................................188
Практический пример – собственность Volkswagen и Ultimaker .................188
19.2. Конкурентоспособное мелкосерийное производство посредством FFF .....189
Практический пример – собственность Peak Additive ..................................189

Глава 20. Применение технологий SLA/DPL-печати ..................................194
20.1. Точные, индивидуальные хирургические стоматологические шаблоны ...194
Практический пример – собственность Formlabs .........................................194
20.2. Слуховые аппараты – самое успешное применение технологии  
3D-печати .................................................................................................................196
Практический пример – собственность EnvisionTEC ....................................196

Глава 21. Применение технологий SLS-печати ............................................199
21.1. Оригинальная панорамная камера ...............................................................199
Практический пример – собственность Kohlhaussen Camera ......................199
21.2. Аксессуар для велосипеда, который должен иметь каждый ........................200
Практический пример – собственность Rehook ............................................200

Глава 22. Применение технологий струйной 3D-печати ...........................204
22.1. Обучение следующего поколения докторов .................................................204
Практический пример – собственность Марка Тайена  
из Технологического университета Эйндховена...........................................204
22.2. Киборги становятся реальностью со струйной 3D-печатью ........................207
Практический пример – собственность Виталия Булгарова из Factor 31 ....207

Глава 23. Применение технологий печати связующим веществом .......210
23.1. Литье в песчаные формы позволяет производить устаревшие изделия ....210
Практический пример – собственность ExOne .............................................210

Глава 24. Применение технологий DMLS/SLM-печати  .............................213
24.1. 3D-печать объединяет 100 деталей антенны в одну .....................................213
Практический пример – собственность Concept Laser и Optisys LLC...........213
24.2. Оптимизация для кронштейна подвески гоночной машины .....................215
Практический пример – собственность Томаса ван де Хаута из Formula 
Student Team TU Delft, Нидерланды ...............................................................215

Предметный указатель .......................................................................................217

Благодарности

Эта книга не была бы завершена без самоотверженной работы и вклада неверо-
ятного количества специалистов производства, изготовителей и прежде всего на-
ших 3D Hubs сообществ со всех концов света.
В первую очередь огромное спасибо тем людям, которые посвятили свое вре-
мя рецензированию и комментированию текста этой книги: Майклу Молитх-Хау 
(Engineering.com), Саре Герке (3Dprint.com), Биллу Артли (Print Form), Алану Нгай-
ену (Space Junk Co), д-ру Джошуа М. Пирсу (Michigan Tech), Ричарду Смиту (Oxford 
University), Андреасу Бастиану (Autodesk), Эрику де Брейну (Ultimaker), Флориану 
ван дер Херсту (Oceanz), Крису МакАлони (Proto3000), Тобиасу Туфентсаммер (Ex-
One) и д-ру Хишам Алкаби (EQT Aerospace & Defence).
За авторский компетентный вклад спасибо: Кортни Армстронг за проектирова-
ние для SLA/DLP, Перри Кейну за толщину слоя и поддержку FFF, Джеймсу Лоу за 
защелкивающиеся соединения, Бену Хадсону за проектирование для FFF, Алкай-
осу Варостис за классификацию различий между настольной и промышленной 
FFF-печатью, Дидрейку ван ден Срен за постобработку и сравнение настольной 
и промышленной SLA/DLP, Штефану Ходлингу за проектирование для SLS, Крису 
МакАлони за проектирование для струйной печати, Мартину Петраку за проекти-
рование для DMLS/SLM, Джону Уоллу за проектирование корпусов, Биллу Артли за 
применение в автоиндустрии, Томасу ван де Хаут за топологическую оптимиза-
цию, Жорису Пилзу за его когда бы то ни было доступную оценку, Джеку Дэйвису 
за его вклад в обратное проектирование и программное обеспечение для CAD, 
Робину Брокетеру за поверхностное моделирование и Джорджу Фишер-Уилсону 
за тематические исследования 3D-печати.
Большая благодарность также направляется следующим компаниям, которые 
предоставили нам первоклассные предметные исследования для третьей части 
этой книги: Ultimaker & Volkswagen AutoEuropa и PEAK Industries за применение 
в FFF, Formlabs и EnvisionTec за SLA/DLP, Paul Kohlhaussen Design и Rehook за SLS, 
Марку Тилену & Eindhoven University и Виталию Булгакову & Factor 31 за струй-
ную печать, ExOne за струйную печать связующим веществом, Concept Laser и То-
масу ван де Хаут за их предметные исследования в DMLS/SLM.
Особая благодарность выражается превосходной команде 3D Hubs за безустан-
ное контрольное чтение версии за версией и постоянное указание улучшений на 
всем пути. Тому Дебицки за создание дизайн-проекта для книги, создание сотен 
версий иллюстраций и всей инфографики, Кену Зянгу за первоклассные фотогра-
фии. Без тебя мы бы не справились. Также отдельное спасибо Браму де Цварту за 
создание пространства внутри 3D Hubs для написания этой книги и за поддержку 
на каждом шаге.
И наконец, большая благодарность выражается проектной группе из Multitude 
за помощь в приведении проекта от идеи к реальности и за доведение этой книги 
до издания, не допуская компромиссов по качеству.

Предисловие

На дворе стоит лето 2001 года в Купертино в Калифорнии, и я смотрю на кусок 
поролона, какие-то легоподобные элементы механизма и на множество электро-
деталей, рассеянных по столу.
У меня было непростое задание: создать первый прототип нового продукта, на 
проектирование которого Apple со мной заключили контракт.
Проектным заданием было создать устройство, которое воплощало бы в себе со-
временный Sony Walkman для поколения MP3. Оно стоило больших сил, десятков 
повторений и большого количества поролона, но все же было завершено. Созда-
ние, которое впоследствии станет первым прототипом iPod и десятками последу-
ющих его воплощений, которые в конечном счете эволюционировали до iPhone.
Создавая новые продукты, вы всегда стараетесь сделать нечто визуально 
и функционально гораздо лучшее, чем то, что имеется на данный момент. Про-
ектируете ли вы аппаратные средства или программное обеспечение, основой 
этого является стремление создать нечто новое, революционное и впечатляющее. 
С настоящими инновациями появляется необходимость прототипирования; пре-
дыдущих вариантов нет, поэтому ваш первый продукт, вероятно, не станет тем, 
который будет выпущен на рынок. Повторение – вот что здесь нужно.
Способы проектирования, изготовления и модификации прототипов пре-
терпели большие изменения со времен создания первого iPod в Apple. Общедо-
ступное и бюджетное прототипирование посредством 3D-печати сегодня стало 
реальностью. Скорость, с которой вы можете воспроизводить идеи в физических 
объектах, теперь стала быстрее, чем когда-либо. Мы живем в мире, наполненном 
инструментами и ресурсами, которые позволяют нам с легкостью создавать и вво-
дить новшества. Следующим шагом будет применение этих ресурсов в качестве 
движущей силы революций и перемен.
Это явно указывает на важность 3D-печати и на то, чем она полезна для всех, кто 
вовлечен в проектирование или изготовление физических объектов. Инновацион-
ный и сложный продукт нуждается в прототипировании. Это занимает время, но 
в итоге оно окажется тем инструментом, который позволит вам совершать важные 
решения. Все, что мы в те времена создавали в Apple, было новшеством в мире тех-
нологий, что означало, что нам приходилось постоянно совершенствоваться, для 
того чтобы находить верный путь. Часть этого совершенствования обозначила для 
других начала, перенятые для улучшения в дальнейшем нашей технологии.
«Пособие» будет сопровождать вас на вашем собственном пути по мере изуче-
ния эффективной 3D-печати и ее потенциала для создания ваших выдающихся 
продуктов, которые, я надеюсь, изменят мир. Каждый проектировщик и разра-
ботчик должен иметь 3D-печать под рукой, так как она выстилает вам путь к но-
вым технологиям изготовления, которые будут пробуждать вашу творческую 
деятельность и раскрывать ваши идеи по мере претворения их в жизнь. Созда-
ние меняется, изготовление меняется, и проектирование меняется, переверните 
страницу – время быть на шаг впереди…

Тони Фаделл,
создатель iPod и основатель компании Nest

Введение

Для инженера зачастую определяющим явлением, которое нужно учитывать при 
проектировании деталей для изготовления, является метод изготовления. Проект 
может быть исполнен с применением ряда техник изготовления, каждая из кото-
рых обладает своими преимуществами и недостатками.
Это введение намерено обозначить те случаи, когда 3D-печать проявляет себя 
как метод изготовления, для отличия от более традиционных процессов, таких 
как ЧПУ, литьевое прессование и отливка. Данная секция обрисует вам самые 
распространенные методы изготовления и завершится кратким обзором обоб-
щенного процесса 3D-печати. Подробное описание технологий изготовления за 
рамками 3D-печати не входит в поле зрения этой книги.

КлассифиКация техниК изготовления

Большинство техник изготовления можно отнести к трем группам, показанным 
на рис. 0.1. Упрощенно эти три группы можно описать следующим образом.
 
 Формативное изготовление: лучшим образом подходит для больших объ-
емов производства одной и той же детали, требующего больших начальных 
вложений в оборудование (формы), но затем способного производить дета-
ли быстро и по низкой цене.
 
 Cубтрактивное изготовление: располагается между формативным и адди-
тивным, больше подходит для деталей со сравнительно простой геометри-
ей, производимых в средних объемах, которые обычно сделаны из функци-
ональных материалов (в частности, из металла).
 
 Аддитивное изготовление: лучше всего подходит для малых объемов, слож-
ных проектов, которые невозможно осуществить формативными и суб-
страктивными методами, или когда требуется быстрое изготовление един-
ственного прототипа.

формативные методы (литьевое прессование, отливКа, 

штамповКа и выКовКа)

Формативное изготовление обычно формирует материал в желаемую форму по-
средством нагрева и давления. Сырье может быть расплавлено и спрессовано 
в форме (литьевое прессование, отливка в формы), расплавлено и вылито в форму 
(отливка) или спрессовано либо вытянуто в нужную форму (штамповка / вакуум-
ное формообразование / выковка). Формативные техники производят детали из 
широкого ряда материалов (и металла, и пластика). Для больших объемов про-
изводства формативное изготовление зачастую ни с чем не сравнимо по цене. 
Основное ограничение формативного изготовления – это необходимость изго-
товить оборудование (форму или заготовку) для формования детали. Оборудова-
ние обычно дорогостоящее и сложное в производстве, что увеличивает подгото-
вительно-наладочное время и задерживает изготовление детали. Такие большие 

 Введение

стартовые инвестиции являются причиной тому, что формативное изготовление 
главным образом предлагает малозатратное производство в больших объемах.
Конструкция формативного оборудования усложнена необходимостью нали-
чия таких элементов формы, как монтажные дуги и направляющие, для содей-
ствия формованию деталей. Также конструкция деталей, произведенных фор-
мативными методами, обусловлена такими ограничениями, как угол литейного 
уклона и однотипная толщина стенок.

Формативное изготовление

Субтрактивное изготовление

Аддитивное изготовление

Рис. 0.1  Схематичное сравнение того, как формативные (верх),  
субтрактивные (середина) и аддитивные (низ) техники изготовления  
производят детали

Аддитивное производство (3D-печать)  15

субтраКтивные методы (Чпу, обтаЧивание, сверление)

Субтрактивное изготовление начинается с блока цельного материала (заготовки) 
и продолжается применением режущих инструментов удаления (обработки) ма-
териала для получения конечной формы. ЧПУ, фрезеровка, обтачивание (на то-
карном станке) и такие машинные операции, как сверление и резка, являются 
примером субтрактивных техник.
Субтрактивное изготовление способно производить высокоточные детали 
с безуп речной обработкой поверхности. Почти все материалы поддаются машин-
ной обработке. Для большинства конструкций субтрактивное изготовление явля-
ется самым эффективным по цене решением.
Субтрактивное изготовление ограничено некоторыми факторами. Большин-
ство конструкций нуждаются в системе автоматической технологической подго-
товки производства (англ. Computer Aided Manufacturing, сокр. CAM) для составле-
ния маршрутов инструмента и эффективного удаления материала. Это вызывает 
дополнительные задержки и затраты для процесса в целом. При проектировании 
деталей для субтрактивного изготовления необходимо учитывать доступ инстру-
мента, так как инструмент резки должен иметь возможность доставать до всех 
поверхностей, чтобы удалить весь ненужный материал.
Но хотя такие машины, как 5-осевое ЧПУ, избавляют от некоторых из этих огра-
ничений, положение сложных деталей придется менять в процессе обработки, 
еще более увеличивая затраты и время подготовки. Также субтрактивное изго-
товление считается нерациональным процессом благодаря большому количеству 
материала, который удаляется для изготовления конечной геометрии детали.

аддитивное производство (3D-пеЧать)

Аддитивное производство (более известное как 3D-печать) – это процесс после-
довательного составления детали слой за слоем. Существует целый ряд техноло-
гий 3D-печати, каждая из которых обладает своими преимуществами и ограниче-
ниями и способна напечатать детали из различных материалов.
Изготовляемые детали могут обладать почти любой геометрией, что является 
одним из основных преимуществ 3D-печати (хотя все равно в каждой из техно-
логий есть соблюдаемые правила). Также 3D-печать не полагается на дорогосто-
ящие инструменты, что означает практически отсутствие стартовых вложений. 
Преимуществом этого является скорое утверждение и разработка прототипов 
и деталей, производимых в малых объемах.
Одним из значительных ограничений 3D-печати является невозможность соз-
дать детали из материалов, подобных тем, которые применяются в субтрактив-
ных и формативных техниках. Большинство технологий 3D-печати изготовляют 
детали, которые по природе анизотрофные или не полностью плотные. 3D-печать 
также ограничена в воспроизводимости, что означает, что детали будут иметь не-
значительные отличия из-за неравномерного охлаждения или деформации во 
время отверждения.

 Введение

сравнение по стоимости

Цена зачастую является определяющим фактором в решении того, как деталь 
будет изготовлена. Рисунок 0.2 дает общее представление о том, как стоимость 
изготовления (цена за единицу) различается в зависимости от количества произ-
водимых деталей.

Стоимость детали

Количество деталей

Формативное

Субтрактивное

Аддитивное

Рис. 0.2  В категориях экономии на масштабе большие объемы формативного 
изготовления являются наиболее экономичным решением. Фактором ограничения 
здесь является возможность формативного изготовления проекта

процесс 3D-пеЧати

Существует множество технологий 3D-печати, но следующая секция раскроет 
общий для них процесс изготовления от конструирования до конечной детали. 
И хотя каждый метод 3D-печати производит детали различным способом, эти ос-
новные пять шагов присутствуют во всех технологиях.

1. Создание 3D-файла
Создание цифровой модели является первым шагом в процессе 3D-печати. Са-
мый распространенный метод создания 3D-модели (рис. 0.3) – это система 
компью терного проектирования (англ. Computer Aided Design, сокр. CAD). Обрат-
ное проектирование также можно применять для составления цифровой модели 
с помощью 3D-сканирования. И CAD-моделирование, и обратное проектирова-

Онлайн всего: 1

Гостей: 1

Пользователей: 0

• Каталог

• Обложка

• Описание

• Отзывы

Цена действительна только для интернет-магазина и может отличаться от цен в розничных магазинах

Описание

Книга посвящена стремительно развивающимся технологиям 3D-печати, которые находят свое применение во множестве отраслей: дизайне, строительстве, медицине и других. Помимо самих технологий и материалов печати рассматриваются характеристики различных 3D-принтеров, общие особенности 3D-моделей и методы их постобработки. Благодаря многочисленным иллюстрациям читатель получает ёмкое представление о возможностях и ограничениях 3D-печати. Описание ряда проектных элементов представлено в удобной для восприятия табличной форме.
Издание адресовано широкому кругу специалистов, работа которых связана с изготовлением и использованием 3D-прототипов.