Микропроизводство: 3D-печать вместо литья под давлением

Благодаря проекционной микростереолитографии с использованием нового обрудования появилась альтернатива литью под давлением и обработке на станках с ЧПУ. При аддитивном производстве полимеров и композитов 3D-принтеры производят компоненты с разрешением печати 2 мкм.

Микропроизводство на практике . Тенденция к миниатюризации компонентов усиливается во всех секторах. Потребность в очень маленьких, но очень сложных компонентах растет в бытовой электронике, медицинских устройствах, научном обрудовании и во многих других областях. Для того чтобы вместить больше функций и использовать различные беспроводные технологии, электронные устройства все больше и больше наполняются различными небольшими компонентами. Крошечные компоненты и очень маленькие устройства производятся для применения в медицине, в виде имплантов.

Новая технология

В то же время производители ищут новые способы создания этих небольших, но достаточно сложных и детализированных продуктов и компонентов. Поскольку спрос растет, традиционные производственные процессы, такие как литье под давлением и другие, связаны с высокими инвестиционными затратами и длительными сроками выполнения заказов.

Вот почему 3D-печать является решением . Однако до сих пор методы аддитивного производства не соответствовали требованиям по разрешению, точности и скорости. Теперь есть новая технология с гибкостью аддитивного производства , которая рассчитана на многие производственные сценарии.

Сравнение затрат: микропроизводство в литье под давлением и 3D-печать

Для компаний, производящих обычные детали и компоненты, выбор между литьем под давлением и 3D-печатью становится простой арифметической задачей: с увеличением объемов выпуска производственные затраты на 3D-печать в большинстве случаев быстро превысят затраты на литье под давлением. В некотрых случаев разница может начинаться от нескольких сотен единиц.

Это связано с тем, что при традиционном производстве компоненты изготовлены из обычного пластика. Низкие затраты на материалы частично компенсируют высокие первоначальные затраты, делая детали дешевле по сравнению с 3D-печатью. Вот почему 3D-печать до сих пор могла зарекомендовать себя только для небольших партий. Для больших количеств было более экономично производить ихтрадиционным способом.

Вот почему ранее 3D-печать серийных деталей использовалась для конкретных требований заказчика, например, в аэрокосмической, медицинской или стоматологии.

Новая стартовая позиция в микропроизводстве

На микропроизводство эти стандартные правила не распространяются, наоборот: расчет рентабельности чуть ли не переворачивается с ног на голову. Почему? С одной стороны, изготовление оснастки и инструмента для производства очень мелких деталей требует значительно более высоких затрат. С другой стороны, затраты на материалы в 3D-печати составляют лишь очень небольшую часть производственных затрат, поскольку используется лишь небольшое количество материала. Даже если материал, используемый для 3D-печати, стоит в десять раз больше, чем обычный пластик, это мало влияет на общие затраты. В этих условиях 3D-печать можно разумно использовать для изготовления небольших высокоточных компонентов даже в количествах, исчисляемых десятками тысяч. Необходимо приобрести один или несколько дорогих 3D-принтеров. Однако эта покупка со временем окупится,

Процесс 3D-печати проекционной микростереолитографии или PµSL похож на такие технологии, как SLA или DLP, но с важными отличиями. Технология использует вспышку ультрафиолетового света для быстрой фотополимеризации всего слоя смолы с микроразрешением. В результате достигается сверхвысокий уровень точности, детализации и разрешения, недостижимый для других процессов.

Серия принтеров, например новая модель Microarch S230 от компании Boston Micro Fabrication (BMF), предлагает самое высокое разрешение до 2 мкм. 3D-принтер предлагает большую свободу проектирования и разрешение деталей для исследовательских лабораторий и производителей, которым нужны микродетали с жесткими допусками в качестве прототипов или серийных деталей. Он обеспечивает больший объем сборки 50 x 50 x 50 миллиметров и печатает в пять раз быстрее, чем предыдущие модели серии 2 мкм.

Другие ключевые особенности включают активное выравнивание слоев, автоматическую лазерную калибровку и возможность обработки материалов с более высокой молекулярной массой и вязкостью до 20 000 Cp, что позволяет производить более прочные функциональные детали.

Усовершенствованная система материалов

BMF предлагает открытую систему материалов. Пользователи могут работать со специально определенными жидкими полимерами от BMF или с другими материалами по своему выбору. Линия фотополимеров BMF включает в себя твердые, жесткие, устойчивые к высоким температурам, биосовместимые и долговечные материалы для функциональных деталей конечного использования. Ассортимент материалов недавно был расширен:

• AL (глиноземная) керамика — биосовместимая и химически стойкая керамическая смола для применения в условиях высоких температур, высокой прочности и жесткости, таких как изготовление оснастки (литье под давлением), корпусов и медицинские устройства.

• HT 200 - долговечная, высокотемпературная, высокопрочная паяемая смола, предназначенная для конечного использования в электрических разъемах и компонентах.

• Керамика MT (титанат магния) - сочетание высокой диэлектрической проницаемости и низких диэлектрических потерь делает керамику MT подходящей для применений в сфере связи миллиметрового диапазона, таких как антенны, волноводы и другие электронные компоненты.

Вывод.

Микроточная 3D-печать открывает экономиески эффективный путь решения задач миниатюризации во многих отраслях. Не требуя больших затрат на специализированные формы и инструменты, этот метод обеспечивает высокий уровень гибкости производства. Поскольку микромасштабные приложения становятся все более распространенными в электронной, медицинской и других отраслях промышленности, возможность 3D-печати сотен или тысяч деталей приводит к реальной экономии средств, лучшему реагированию на потребности в изменении в дизайна продукта в рыночных условиях.