От полимерных материалов к композитам

В этом году компания EnvisionTEC представила новую технологию, которая должна сделать позицию компании на рынке 3d устройств более устойчивой. Информацией о новых методах 3d печати поделился СЕО менеджер Аль Сиблани (Al Siblani).

История EnvisionTEC

До момента основания EnvisionTEC, Сиблани работал в ныне несуществующей компании Helisys, которая специализировалась в области 3d полиграфии. Недолго думая, в 1999 году, у него получилось создать собственную концепцию 3d печати, которая в это же время и была запатентована.

Спустя небольшой промежуток времени, EnvisionTEC стала одним из лидеров в области полиграфической 3d промышленности, работая с DLP принтерами. В 2002 году компания начала производить и продавать собственные 3d принтеры, которые используют фотополимерные материалы, затвердевающие под воздействием ультрафиолета, что позволяет добиться максимальной скорости и точности печати.

Одна из проблем, с которой пришлось столкнуться компании EnvisionTEC при использовании DLP-печати – ухудшение мощности свечения на отдаленные от источника света участки изделия. Решить данную проблему получилось в 2013 году при помощи технологии 3SP, в которой светодиод находится на вращающемся барабане, а направляется он на нужные части изготавливаемого объекта. Это позволило печатать трехмерные изделия в высоком разрешении, не привязываясь к его размерам.

Компания EnvisionTEC в 2000 году вывела на рынок один коммерческий биопринтер, получивший название 3D-Bioplotter. Этот инструмент открыл новые горизонты в области исследования методов тканевой инженерии. 3D-Bioplotter играет достаточно высокую роль, которая позволит создавать полноценные искусственные органы, а также работать с такими материалами как графен и костными тканями. С момента появления первого биопринтера, EnvisionTEC неоднократно модернизировала свой продукт и расширяла его функциональные возможности, что значительно облегчило процесс производства и моделирования.

Такое разнообразие в использовании различных технологий говорит о том, что EnvisionTEC никогда не собирались придерживаться одной методики создания трехмерных изделий. Основатели компании хотели превратить ее в своеобразного монстра в области 3d промышленности. В этом году представители компании сделали несколько объявлений, связанных с тремя технологиями 3d печати. Информация затронула такие области как селективное ламинирование (SLCOM), 3d печать песком и технологию непрерывного цифрового светового производства (cDLM).

SLCOM 1

SLCOM 1 – это 3d принтер, который стал одной из самых больших неожиданностей на выставке RAPID 2016. Эта массивная машина способна создавать трехмерные армированные термопластичные объекты, вес которых может доходить до 230 кг.

Появление такого рода 3d принтера стало неожиданностью, а Сиблани объяснил, что основная цель его создания – подрыв рынка 3d печати, так как компания видит большие перспективы в области спроса на изделия из композитных материалов.

Сам процесс SLCOM печати выглядит примерно так:

1. Сначала в машину загружается армирующий материал, например, углеродное волокно, кевлар или стекловолокно. Наполнитель предварительно пропитывается термопластиком, таким как Nylon 6, Nylon 11, Nylon 12, PEEK, PEKK или поликарбонат.
2. Материал подается в камеру для печати слой за слоем, в промежутках наложения которых проходит раскаленный ролик, предназначенный для плавки термопластичных компонентов.
3. Каждый слой дополнительно связывается воском и дополнительным агентом.
4. Параллельно с этими процессами в камере работает ультразвуковой излучатель, а также осуществляется подача углерода. С их помощью производится отсечение лишних частей создаваемого объекта.

Сиблани отметил, что 3d печать подобным образом имеет огромный потенциал в мире производства композитов. EnvisionTEC используют в работе предварительно пропитанные волокна, но также имеется возможность применения измельченного волокна.  Также существуют и другие добавочные технологии, которые позволят сделать автоматизированные процессы более эффективными. Их использование становится достаточно актуальным, так как в ближайшее время прогнозируется повышение спроса рынка композитных материалов, а соответственно, предложения должны появляться гораздо быстрее.

Сиблани также добавил, что их технология позволит автоматизировать процесс создания трехмерных объектов из тканевых композитных волокон, а в процессе работы может использоваться углеродное, стекловолокно и материалы, пропитанные различными термопластами. Это предоставит производителям широкие возможности в адаптировании отдельных элементов изделий для расширения их функциональных характеристик.

Одна из задач SLCOM – снижение конечной стоимости производства композитных материалов, которые в итоге позволят заменить собой различные металлы. Потенциальными клиентами, которые могли бы пользоваться новой системой от EnvisionTEC, являются представители оборонной и авиакосмической промышленности.

3d печать песком

Еще одним сюрпризом на RAPID 2016 стало объявление о партнерстве между EnvisionTEC и Viridis3D, которая разработала технологию 3d печати песком. Основателем Viridis3D является Джим Бредт (Jim Bredt), который ранее был одним из соучредителей ZCorp. Компания разрабатывает роботизированную систему создания присадок, которая получила название RAM.

RAM оснащена специальной струйной головкой, которая прикреплена к управляемой роботизированной руке. Она движется по нескольким осям, обеспечивая подачу песка и связующих компонентов на печатную платформу.

Эта система может использоваться для создания сложных пресс-форм из песка, а это позволит значительно снизить стоимость их изготовления. Эти формы используются для создания металлических изделий, а их производство классическими методами достаточно длительное и дорогостоящее.

Сиблани пояснил, что в дальнейшем RAM можно модернизировать и приспособить для работы с другими материалами. Использование песка в качестве основного материала является наиболее рентабельным и низким по стоимости. Партнерство с Viridis3D позволит усовершенствовать процессы роботизированной 3d печати, используя полиметилметакрилат и акриловый пластик для создания крупногабаритных деталей.

Непрерывный DLP

Несмотря на то, что EnvisionTEC познает новые горизонты в области 3d промышленности, компания не отказывается от собственной разработки. В этом году было объявлено о совершенствовании DLP, что позволит создавать изделия гораздо быстрее. Хотя это обновление произошло совсем недавно, весь необходимый пакет патентов был зарегистрирован гораздо раньше.

Сиблани пояснил, что EnvisionTEC всегда предлагали своим клиентам самые быстрые DLP машины, которые позволяют создавать изделия в высоком разрешении. Сам процесс непрерывной DLP-печати был запатентован еще в 2011 году.

Новый 3d принтер Micro Plus cDLM от EnvisionTEC, использует в работе LED источники ультрафиолетового света, а скорость создания изделий составляет порядка 10-20 минут на один дюйм по Z-оси. Вся система работает под управлением интегрированного компьютера. Здесь есть встроенный сенсорный экран и модуль Wi-Fi. Основная задача 3d принтера – печать ювелирных изделий.

Качественное будущее

В 2017 году EnvisionTEC будет праздновать свой 15-летний юбилей. Эта компания остается одним из лидеров рынка, который предоставляет пользователям оборудование, способное быстро печатать качественные изделия. При этом, сама скорость создания объектов никак не влияет на их качество. В настоящий момент существует множество конкурирующих компаний, но основное беспокойство вызывают не крупные предприятия, а мелкие фирмы, которые обманывают пользователей при помощи красивой рекламы своих продуктов. В итоге, клиенты получают сложное в использовании устройство и разочаровываются в той или иной технологии. Особенно такая стратегия негативно сказывается на новых пользователях, которые только начинают познавать мир 3d устройств. EnvisionTEC хотят улучшать существующие технологии, и предоставлять качественные устройства для работы во многих отраслях 3d печати.