5Д печать: Технология печати на 5D принтере

Технология печати на 5D принтере

Пятиосевой 3D принтер или 5D принтер — это следующая генерация обычных 3D принтеров. Их отличие в том, что у них пять осей подвижности, а значит много новых возможностей в печати.

Во время печати деталь ориентируется таким образом, чтобы элементы печатались с опорой на уже напечатанное тело модели.

Плюсы:

• Не нужно удалять поддержки, потому что их попросту нет
• Шире возможности печати, в сравнении с традиционными 3D принтерами
• Выше прочность деталей за счет перекрестных слоев
• Из-за отсутствия поддержек, итоговая поверхность получается значительно качественнее

Отлично подходит для:

• Создания прототипов и функциональных деталей
• Изготовления технологической оснастки
• Печать запчастей оборудования
• Печать сложных деталей с большим количеством нависающих элементов

Уже есть принципиально два разных подхода

Печать на поворотном столе и печать на поворотном стержне

В печати на поворотном столе все довольно привычно.

Модель начинает печататься на горизонтальном столе и в последующем, в зависимости от модели, стол начинает поворачиваться по двум дополнительным осям, чего не было в обычном 3D принтере. Тем самым и получается достичь качественной печати, с пересечением слоев.

Можно печатать удивительные вещи без поддержек и тратить на 50% меньше пластика в отличии от уже привычной нам 3D печати.

Стол имеет обычный подогреваемый слой и максимальные габариты, поэтому размеры модели будут в пределах этого стола.

Также нужно смотреть за расстоянием между печатающей головкой и столом, чтобы экструдер не цеплял стол при больших поворотах стола.

Представитель такой технологии коммания epit3d.

В печати на поворотном стержне всё на много интереснее.

Основание для модели формируется вокруг стержня и потом уже на напечатанное основание печатается сама модель. При такой печати возможно повернуть экструдер под большими углами поскольку нет стола, который мог бы удариться о экструдер.

Сам стержень выполнен из материала, который легко проводит тепло. Сделано это для того, чтобы материал печати имел хорошую адгезию и во время печати не отвалился от основания.

Вместо стержня можно использовать специальную оснастку для серийного производства изделий или закладную, которая станет частью будущего изделия.
В этом способе также не нужны поддержки и можно тратить на 50% меньше пластика при печати (без поддержек).

Благодаря свойству ориентации полимеров, технология 5Dtech повышает прочность на изгиб и сжатие до 400% по сравнению с 3D печатью.

Примеры возможности печати на 5D принтерах. Возможно даже печатать с внедрением непрерывного волокна в структуру детали, что выводит технологию на совем другой уровень в сфере печати прочных изделий.

Представитель такой технологии коммания Stereotech. 5D Принтер уже можно купить в нашем магазине.

Слайсер

У 5D принтеров слайсер свой, скорее всего чуть позже различные популярные слайсеры внедрят у себя технологию 5D нарезания модели.
А пока для создания .Gcode необходимы специальные программы, которые предлагают производители новых принтеров.

Такой слайсер может самостоятельно нарезать плоскости печати на модели, где не нужны будут поддержки, да и в целом для такой многоосевой печати.

5D-печатные изделия Mitsubishi получаются в 3-5 раз прочнее 3D-печатных собратьев

Новости

Подпишитесь на автора

Подписаться

Не хочу

7

Научно-исследовательское подразделение Mitsubishi Electric Research Laboratories (MERL) открыло для себя пятиосевое аддитивное производство (его еще называют «5D-печать») и активно использует его для изготовления деталей, которые получаются в 3-5 раз прочнее деталей, произведенных методом 3D-печати.

Когда речь заходит о японской многонациональной группе компаний Mitsubishi, проще сказать, в какой сфере производства электроники и электрооборудования она еще не оставила свой след. Она интересуется всем, от ЖК телевизоров до истребителей, а ее представительства и заводы разбросаны по всему миру.

Поскольку у Mitsubishi такие разносторонние интересы, очевидно, что она просто не могла упустить из виду аддитивные технологии. Причем Mitsubishi не стала довольствоваться малым, а сразу замахнулась на задачу покрупнее: два года назад компания Heavy Industries, которая входит в Mitsubishi Group, сообщила, что планирует запустить производство деталей для ракетных двигателей с применением технологии 3D-печати. Теперь вот компания MERL, еще одно подразделение Mitsubishi, заинтересовалось перспективами, которые обещает эта технология. Если дело выгорит, то она научится печатать чрезвычайно прочные изделия, подходящие для применения в жестких условиях.

Конкретно этот метод 3D-печати получил название «пятиосевое аддитивное производство» и подразумевает выращивание объекта на платформе, способной раскачиваться назад и вперед по двум осям. В результате количество осей вырастает до пяти. Благодаря добавлению еще двух осей на 3D-принтере стало возможным изготовление объектов с абсолютно новой внутренней структурой, т.е. производитель смог отказаться от ставшего привычным «плоского» послойного наложения материала. Иногда для описания пятиосевого аддитивного производства используется термин «5D-печать», хотя он применим и к другим методам производства.

Уильям Йеразунис, старший научный сотрудник MERL, недавно провел эксперимент с целью демонстрации уникальных преимуществ пятиосевого аддитивного производства. Для начала эксперт напечатал на 3D-принтере небольшую герметизирующую крышку, используя обычную платформу для печати и трехосевую систему. Из-за своей равномерной слоистой структуры 3D-печатная крышка получилась достаточно хрупкой по сравнению, например, с крышкой, произведенной методом литья под давлением. «В случае выбора традиционной 3D-печати все слои крышки лежат ровненько друг над другом. Достаточно приложить небольшое усилие, и крышка легко ломается вдоль линии наплавления», – объясняет Йеразунис.

Однако есть способ укрепить 3D-печатную деталь, причем 3D-принтер и материалы остаются прежними. Секрет в том, чтобы изменить способ наложения слоев, применив метод пятиосевого аддитивного производства. В качестве демонстрации Йеразунис и его команда напечатали еще одну герметизирующую крышку, только теперь методом «5D-печати». CAD-модель была использована та же самая, однако готовое изделие получилось куда прочнее. «Если изменить способ наплавления материала таким образом, чтобы слои из ровных превратились в извилистые, мы получим изделие, которое будет в 3-5 раз прочнее предыдущего по линиям максимального напряжения. Плюс на его изготовление уходит на 25% меньше расходника», – говорит Йеразунис.

Как и ожидалось, 5D-печатная герметизирующая крышка превосходит свою 3D-печатную конкурентку по многим параметрам. Если 3D-печатная крышка способна выдержать давление около 0,1 МПа, 5D-печатная крышка выдерживает до 3,7 МПА. Значительное повышение прочности, равно как и сокращение расхода материалов превращают метод пятиосевого аддитивного производства в открытие, достойное внимания и подстрекающее к дальнейшим исследованиям.

«Нам еще нужно провести ряд тестов, чтобы оценить перспективы применения 5D-печати, – говорит Йеразунис. – Однако согласитесь, если ваши изделия получаются еще в пять раз прочнее, технологию 3D-печати начинаешь воспринимать совсем по-другому».

Источник

Подпишитесь на автора

Подписаться

Не хочу

7

Новая отрасль аддитивного производства

Опубликовано Джессикой Ван Зейдервельд 7 мая 2018 г. |

3D-печать существует уже несколько лет. Затем, чуть более года назад, начали распространяться разговоры о 4D-печати, о чем мы также написали подробный пост в блоге, который вы можете прочитать здесь. Но теперь об идее 5D-печати говорят и экспериментируют. 5D-печать — это не усовершенствованная версия 3D- или 4D-печати, поскольку она имеет аудиовизуальные аспекты разных размеров — она менее сложна. Вы можете видеть 4D и 5D-печать как корни, происходящие из 3D-печати. В этом сообщении блога мы сначала объясним вам, что такое 5D-печать, а затем расскажем, каковы ее преимущества и как ее можно применять. И последнее, но не менее важное: мы расскажем вам, в чем разница между 3D, 4D и 5D-печатью, а также расскажем, как вы можете идти в ногу с последними технологическими достижениями, связанными с аддитивным производством.

Что такое 5D-печать?

Около двух лет назад первые разговоры о 5D-печати начали распространяться в американских университетах, но одна компания фактически частично внедрила эту новую технологию, а именно Mitsubishi Electric Research Labs (MERL). Уильям Йеразунис, доктор философии. Старший научный сотрудник этой лаборатории объяснил: 5D-принтер позволяет печатать объекты не с одной точки вверх, а с пяти осей. Отсюда и число пять в 5D. Печатающая головка перемещается под 5 различными углами во время печати, потому что плато, на котором печатается объект, также перемещается. Эти движения позволяют головке принтера входить под разными углами, что невозможно при 3D-печати. Благодаря этим новым углам печатающая головка может следовать траектории формы и контура объекта. Благодаря отсутствию необходимости следовать прямому пути на статичном плато и использованию вместо этого формы объекта печатные детали могут создаваться с изогнутыми слоями вместо плоских слоев. Эти изогнутые слои позволяют печатать более прочные детали со сложной конструкцией.

Ниже вы можете найти видео об инновационном 5D-принтере, созданном индийскими инженерами и отмеченном наградами:

Преимущества

: Более прочные сложные объекты из меньшего количества материала.

Обычная 3D-печать может каким-то образом ограничивать дизайн объектов, потому что объекты, напечатанные в 3D, технически состоят из кусочков плоских слоев. Поскольку слои плоские, у объекта могут быть слабые места. При 5D-печати изогнутые слои предотвращают создание слабых мест. Тесты, проведенные MERL с 5D-печатными объектами, показали, что эти объекты были в 3-5 раз прочнее, чем если бы они были напечатаны на 3D-принтере. MERL объяснил разницу в силе, сравнив велосипед с мотоциклом. Компания MERL создала два одинаковых пластиковых герметичных колпачка, один из которых был создан с помощью 3D-печати, а другой — с помощью 5D-печати. Колпачок, напечатанный на 3D-принтере, выдерживал давление всего 0,1 мегапаскаля, то есть примерно за 1 секунду до того, как он лопнул. Колпачок, напечатанный на 5D-принтере, выдерживал давление 3,7 мегапаскаля, прежде чем лопнул. Итак, как мы уже говорили, это связано с тем фактом, что обычно 3D-печать создает объекты в горизонтальных слоях, и эти слои иногда могут создавать слабые места. Когда есть силы, толкающие направление, противоположное направлению, в котором эти слои были напечатаны — это может быть вниз, вверх, сквозь и т. д. — слои должны быть отделены друг от друга. Эта сила и выносливость этих сил материалов приводят к созданию более прочного объекта. Еще одним важным преимуществом этой новой технологии является то, что она использует на 25% меньше материала по сравнению с 3D-печатью.

Ниже вы можете найти видео стресс-теста между герметичным колпачком, напечатанным на 3D- и 5D-принтере:

Как можно применять 5D-печать?

Природа 5D-печати представляет собой комбинацию субтрактивных и аддитивных методов. Согласно MERL, 5D-печать требует предварительного анализа того, как будут использоваться 5D-печатные детали. Таким образом, 5D-печать лучше всего подходит для сложных конструкций и конструкций, требующих большой прочности. Подумайте о конкретных деталях, например, когда Mitsubishi использует его для деталей мотоциклов или для компаний в строительной отрасли — элементы, которые должны быть прочными, чтобы они могли работать в отрасли, поскольку эти элементы должны соответствовать отраслевым нормам и правилам безопасности. Вы можете подумать о 5D-печати, например, о вогнутой кепке, предмете, который не может быть напечатан в 3D, потому что он требует много наполнителей и поддержки, а его дизайн слишком сложен. Ниже вы можете увидеть пример вогнутой крышки, напечатанной на 5D-принтере, и вы сразу поймете, как форма не позволяла использовать горизонтальные слои, напечатанные на 3D-принтере.

Различия между 3D-, 4D- и 5D-печатью

Самая простая для объяснения разница между 3D- и 5D-печатью заключается в том, что 5D-печать имеет подвижное плато, которое позволяет печатающей головке формировать разные углы в пяти измерениях и создавать изогнутые слои, тогда как 3D-принтеры создают плоские слои на фиксированном плато. В остальном процесс в целом такой же. В обоих процессах используется 3D-сканер, один и тот же 3D-дизайн, 3D-файл и материалы для 3D-печати.

4D-печать — это тот, который больше всего отличается от всех трех процессов, потому что он использует разные виды материалов и разные виды 3D-моделей. В этой технологии используются программируемые материалы, которые изменяют свою функцию при добавлении к смеси горячей воды, света или тепла. В качестве исходных данных используется «умный материал», который обладает термомеханическими свойствами и другими свойствами материала — атрибутами, которые позволяют изменять форму и отличаются от обычных материалов для 3D-печати.

Где прочитать о других технологических достижениях?

4D- и 5D-печать — это только последние корни аддитивного производства, но в будущем их, безусловно, будет больше. В Sculpteo мы хотим предоставить нашим клиентам и читателям всю информацию об этих новых процессах и объяснить вам, как вы можете применить это для дальнейшего использования. Если вы хотите быть в курсе последних событий, вы можете читать наш блог, подписаться на нашу рассылку новостей или следить за нами в Facebook, Twitter и LinkedIn. Каждый из этих каналов предоставит вам последние новости о 3D-печати и ее многочисленных преимуществах!

5D-печать и ее предполагаемое применение в ортопедии

Уважаемый редактор,

За последние несколько лет 3D-печать исследовала свои потенциальные применения в различных областях машиностроения, медицины, стоматологии, аэрокосмической промышленности и связанных с ними областях. ¹ Концепция 4D-печати была представлена ​​недавно, в 2014 году, и необходимо провести соответствующие исследования по ее применению в различных областях. Американские университеты представили концепцию 5D-печати в 2016 году. Сегодня она реализуется Mitsubishi Electric Research Labs (MERL) под руководством их старшего главного научного сотрудника Уильяма Йеразуниса. ²

5D-печать — это новая отрасль аддитивного производства. В этой технологии печатающая головка и печатаемый объект имеют пять степеней свободы. Вместо плоского слоя он создает изогнутые слои. В этом процессе печатающая часть перемещается, пока печатающая головка печатает. Таким образом, печать выполняется по кривой траектории печатаемой детали, а не по прямому слою, как в случае с 3D-принтерами. Основное преимущество этой технологии заключается в создании детали с криволинейным слоем повышенной прочности.

Вместо 3-х осей, используемых в 3D-печати, технологии 5D-печати используют технику пятиосевой печати, которая позволяет создавать объекты в нескольких измерениях. В этой пятиосевой печати печатная платформа может перемещаться вперед и назад по двум осям, помимо осей X, Y и Z технологий 3D-печати. Таким образом, эта технология способна производить более прочные изделия по сравнению с деталями, изготовленными с помощью 3D-печати. Компания Etherea из Бангалора в Индии последние несколько лет занимается технологиями 3D-печати. Им пришла в голову идея разработать 5D-принтер, который они смогли успешно изготовить, а также получить награду CES за лучшую инновацию. ³

Модель, напечатанная на 5D-принтере, дает возможность изготовить искусственную кость для хирургии. Поскольку человеческие кости не плоские, а имеют изогнутую поверхность, возникает необходимость в изготовлении искусственных костей с помощью 5D-печати, чтобы обеспечить превосходную прочность этих костных имплантатов. Эта технология имеет большой потенциал для выполнения этого основного требования.

3D-печать не очень хороша при производстве сложных изогнутых ортопедических имплантатов, поскольку в ней используются плоские слои. Результаты проведенного теста показывают, что 5D-печатные объекты в 3–5 раз прочнее, чем 3D-печатные объекты. Также было проанализировано, что колпачок, напечатанный на 5D-принтере, также прочнее и выдерживает давление в четыре раза больше мегапаскалей, чем колпачок, напечатанный на 3D-принтере. Во время изогнутых слоев сила материала делает печатный объект прочнее. ⁴ Таким образом, для изготовления имплантатов той же прочности требуется меньше сырья по сравнению с 3D-печатью.

В ортопедической хирургии крайне необходимы сложные и прочные имплантаты с искривленными поверхностями. 5D-печать печатает эти сложные хирургические имплантаты в соответствии с реальной операцией пациента, а также применима при хирургическом планировании, обучении и обучении. Таким образом, 5D-печать может легко создать сложную и изогнутую структуру, которая требует большой прочности. ⁵

Основное различие между 3D-печатью и 5D-печатью заключается в том, что 5D-печать создает более прочную деталь с изогнутым слоем, тогда как 3D-печать создает деталь с плоской поверхностью. В остальном оба процесса используют один и тот же набор технологий, таких как ввод файла 3D CAD, 3D-сканера и материала для 3D-печати. Однако 4D-печать отличается от этих двух технологий. Он использует другой вид материала, который программируется и может изменять свою форму и функцию в зависимости от времени и температуры. Эти материалы называются умными материалами, так как они обладают термомеханическими свойствами. ⁶

В ортопедии эти интеллектуальные материалы могут быть хорошо использованы для изготовления имплантатов для сложных хирургических случаев с использованием данных компьютерной томографии (КТ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ). Эти данные можно легко преобразовать в формат файла 3D CAD с помощью различного программного обеспечения, такого как 3D-слайсер, Mimics, программное обеспечение для обработки изображений OsiriX, Magics, 3D-доктор и InVesalius, для использования в 5D-печати. ⁵

В будущем эта технология, как и 3D- и 4D-печать, может привести к революционным инновациям в ортопедии. Это создаст бесконечные возможности и предоставит отличный сервис для спасения жизни пациента. Эта технология, по-видимому, позволяет изготавливать имплантаты сложной формы, отвечающие непосредственным требованиям медицины и ортопедии.

^{Приложение A} Дополнительные данные к этой статье можно найти в Интернете по адресу https://doi.org/10.1016/j.jcot.2018.11.014.

1. Лал Х., Патралех М.К. 3D-печать и ее применение в ортопедической травме: технологическое чудо. Журнал клинической ортопедии и травм. 2018;9(3):260–268. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

2. Zeijderveld J.V. 5D-печать: новая отрасль аддитивного производства. Отчет Скульптео. 2018. https://www.sculpteo.com/blog/2018/05/07/5d-printing-a-new-branch-of-additive-manufacturing/

3. Sathe G. Встречайте ореол эфирной машины, «5D-принтер», который только что получил награду CES 2018 Award за лучшую инновацию. Gadgets 360 предприятие NDTV. 2017. https://gadgets.ndtv.com/others/features/meet-ethereal-machines-halo-a-5d-printer-thats-just-won-the-best-of-innovation-ces-2018-award- 1779765

4.