Класифікатор застосування по галузях економіки адитивних технологій та 3D-принтерів

Классификатор применения по отраслям экономики аддитивных технологий и 3D-принтеров

Цифровые 3D-технологии дают уникальные возможности воспроизведения сложных пространственных форм, конструкций и машин. Они отличаются экономической эффективностью, безотходностью производства и снижением себестоимости при массовом изготовлении [1−4].

Аддитивные технологии (AF-технологии от английского Additive Fabrication) — это обобщённое название технологий, предлагающих изготовление изделия по данным цифровой модели методом послойного добавления (от английского add — добавлять) материала.

Представители многих профессий используют эти технологии с помощью 3D-принтеров для реализации различных проектов. В том числе активно создаются роботизированные комплексы для объемной печати строений быстротвердеющими бетонными смесями [13, 14, 16]. Такой способ имеет значительные преимущества перед способом возведения строений из объемных блоков [12].

В настоящее время наиболее широкое применение нашли следующие приведенные ниже аддитивные технологии.

AF-технологии № 1. Условное обозначение технологий FDM (fused deposition modeling), в которых материал выдавливается через сопло-дозатор. Такая AF-технология заложена в принцип действия строительного 3D-принтера, при работе которого используется явление экструзии. При этом подготавливается строительный раствор из цемента, стекловолокна или керамзита. Этот раствор 3D-принтер выдавливает через специальное сопло (экструдер), нанося материал послойно [7].

AF-технологии № 2. Условное обозначение технологий Polyjet, в которых фотополимер небольшими дозами выстреливается из тонких сопел, как при струйной печати и сразу полимеризуется на поверхности изготавливаемого объекта под воздействием ультрафиолетового излучения [10].

AF-технологии № 3. Условное обозначение технологий LENS (LASER ENGINEERED NET SHAPING), в которых материал в форме порошка в фокусе лазере мгновенно спекается и один слой за другим формируют трехмерную деталь [5, 6].

AF-технологии № 4. Условное обозначение технологий LOM (laminated object manufacturing). Тонкие ламинированные листы материала вырезаются с помощью ножа или лазера, а затем спекаются в трехмерный объект [8, 9].

AF-технологии № 5. Условное обозначение технологий SL (Stereo lithography). При стереолитографии имеется ванна с жидким полимером, луч лазера проходит по поверхности и полимер полимеризуется. После того, как один слой готов, платформа с деталью опускается в форме, а жидкий полимер заполняет пустоту и полимеризуется следующий слой.

AF-технологии № 6. Условное обозначение технологий LS (laser sintering). Эта технология похожа на технологию SL, только вместо жидкого фотополимера используется порошок, который спекается лазером.

AF-технологии № 7. Условное обозначение технологий 3DP (three dimensional printing). На материал порошковой форме наносится клей, который связывает гранулы, затем поверх склеенного слоя наносится следующий свежий слой.

Применение конкретных AF-технологий осуществляются исходя из оценки следующих критериев: стоимость технологии; производительность процесса; качество поверхности; лёгкость построения мелких фрагментов; точность построения модели; трудоемкость дальнейшей обработки поверхности; неизменяемость свойств материала; длительность срока применения машины; себестоимость применяемых в модели материалов; себестоимость техобслуживания; надёжность и долговечность узлов и деталeй оборудования; срок службы узлов до замены или капремонта [17]; квалификация обслуживающего персонала; площадь помещения для монтажа оборудования [11, 15, 18].

В настоящее время отсутствует классификация по применению в отраслях экономики AF-технологий и 3D принтеров. В связи с этим автором разработан соответствующий классификатор (рис. 1).

Подводя итог, резюмируем, что разработанный классификатор отличается от существующих классификаций по форме и по содержанию, позволяет ориентироваться в вопросах применения AF-технологий и 3D принтеров в различных отраслях экономики.

• 1. Алтунян А. О. Методы формообразования в компьютерном искусстве и проектные технологии в архитектуре // AMIT. — 2012. -№ 2(19). — URL: www.marci.ru.
• 2. Балака Е. В. Основные факторы влияния на процесс формообразования деталей с помощью технологий послойного выращивания (Rapid Prototyping) // Високi технологii в машинобудуваннi: зб. наук. праць. — Харкiв: НТУ «ХПI». — 2011. Вип. 1 (21). — С. 29−36.
• 3. Добринский Е. С. Быстрое прототипирование: идеи, технологии, изделия // Полимерные материалы. — 2011. — № 9. — С. 36−37.
• 4. Дорошенко В. А. Цифровые технологии и литье под низким давлением деталей из алюминиевых и магниевых сплавов // Литейное производство. — 2009. — № 8. — С. 16−18.
• 5. Евсеев А. В., Камаев В. С., Коцюба Е. В., Марков М. А., Новиков М. М., Панченко В. Я. Лазерная стереолитография // Сборник трудов ИПЛИТ РАН «Современные лазерно-информационные и лазерные технологии. Под. ред. чл.-кор. РАН В. Я. Панченко и проф. В. С. Голубева. — М.: Интерконтакт наука, 2005. — С. 40−42.
• 6. Задорожный А. 3D-разработка теплоотводящих систем // Полупроводниковая светотехника. — 2010. — № 4. — С. 38−40.
• 7. Зленко М. А., Попович А. А., Мутылина И. Н. Аддитивные технологии в машиностроении. Санкт-Петербург: Издательство политехнического университета. — 2013. — 222 с.
• 8. Ильин А. А., Гаранин С. В., Кошкин В. В., Филатов А. А. Опыт использования технологии прототипирования для изготовления деталей авиационных агрегатов // Литейное производство. — 2007. -№ 6. — С. 39−41.
• 9. Кузнецов В. Системы быстрого изготовления прототипов и их расширения // CAD/CAM/CAE Observer. 2003. — № 4 (13). С. 2−7.
• 10. Марков В. А., Мальцев А. К. Использование LOMтехнологии при подготовке производства отливок // Ползуновский альманах. — 2003. — № 4. — С. 43−46.
• 11. Новкунский А. В., Новкунский А. А., Туманян М. О., Щулькин Л. П. Совершенствование конструкции и технологии ремонта конвейерного оборудования // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. — 2016. — № 2 (48). — С. 13−18.
• 12. Щулькин Л. П., Касьянов В. Е. Индустриализация изготовления и монтажа объемных блоков жилых домов. // Научное обозрение. — 2014. № 10−2. С. 547−549.
• 13. Щулькин Л. П., Запорожцев А. И., Лебедев Д. В., Шорин Д. Ю. Совершенствование оборудования для производства кирпича методом пластического формования. // в книге: Строительство — 2015: Современные проблемы строительства, материалы международной научно-практической конференции. ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет», Союз строителей южного федерального округа, Ассоциация строителей Дона. — 2015. — С. 612−615.
• 14. Щулькин Л. П., Никитин Д. А., Разработка рекомендаций по улучшению работы оборудования кирпичного завода. // в книге: Строительство — 2015: Современные проблемы строительства, материалы международной научно-практической конференции. ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет», Союз строителей южного федерального округа, Ассоциация строителей Дона. — 2015. — С. 615−617.
• 15. Щулькин Л. П., Рассказа А. В. Мероприятия по повышению надежности работы конвейеров. // в книге: Строительство — 2015: Современные проблемы строительства, материалы международной научно-практической конференции. ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет», Союз строителей южного федерального округа, Ассоциация строителей Дона. — 2015. — С. 620−622.
• 16. Щулькин Л. П., Келлеров В. М., Ключанских И. А. Повышение эффективности работы пресса для производства кирпича. // в книге: Строительство и архитектура — 2015: материалы международной научно-практической конференции. ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет», Союз строителей южного федерального округа, Ассоциация строителей Дона. — 2015. — С. 62−66.
• 17. Щулькин Л. П. Модернизация технологической линии по производству керамического кирпича. // Инженерный вестник Дона. — 2013. — Т. 27. № 4. С. 174. http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4y2013/2177
• 18. Щулькин, Л. П. Повышение эффективности работы ленточных и винтовых конвейеров на комбинате строительных материалов / Л. П. Щулькин // Электронный научный журнал: «Инженерный вестник Дона». — Ростов-на-Дону, 2013 — № 4, http://www.ivdon.ru/uploads/article/pdf/R₃₅_schulkin_l.pdf_2177.pdf