В 1987 году фирма 3D Systems, Inc. (США) представила первую технологию послойного синтеза - стереолитографию (SL). В ней используется метод отверждения фотополимеризующихся композиций лучом ультрафиолетового лазера, который сканирует поверхность жидкого мономера по заданной траектории, вызывая в тонком поверхностном слое реакцию фотополимеризации. В результате образуется тонкий слой твердого полимера. Затем отверженный слой погружается в жидкий мономер на величину, равную толщине слоя, за счет чего происходит обновление материала слой за слоем.
На основе изучения литературы ние годы, информации в Интернете и др. установлено, что созданы и другие методы послойного синтеза: Fused Deposition Modeling (FDM) компании Stratasys, Inc., Laminated Object Manufacturing (LOM) технология компания Helisis, Inc., Selective Laser Sintering (SLS) компании DTM Corp.
В России также получает распространение оборудование быстрого прототипирования, и проводятся научно-исследовательские работы по технологиям быстрого прототипирования. Так на Юргинском машиностроительном заводе (Россия, Кемеровская обл.) совместно с филиалом Томского политехнического университета в г.Юрге была разработана и внедрена технология лазерно-компьютерного послойного синтеза прототипа с использованием древесного шпона для производства штамповой и литейной оснастки, имеющей сложные поверхности и полости.
Разработанная технология включает следующие этапы: построение твердотельной модели в CAD-системе на персональном компьютере; при помощи оригинального программного обеспечения модель разбивается на тонкие поперечные слои, равные толщине шпона (0,5÷1,5 мм) из которого будет сформирована модель; автоматический перевод полученных сечений в формат программы, управляющей работой лазерной установки; вырезание слоев; сборка и склеивание слоев; шпатлевка и окраска модели.
Сборка слоев происходит в специальном приспособлении следующим образом. Изготавливается деревянный короб, стенки которого имеют пазы. Ширина пазов соответствует двум толщинам используемого шпона (в данном случае 1,5 мм). Использование пазов, как базирующих элементов, позволяет практически исключить накапливаемую погрешность по высоте. Вырезанные слои собираются последовательно с использованием эпоксидного клея. При этом текстура шпона чередуется крестообразно, как в многослойной фанере. В итоге получается прочная деревянная модель, мало подверженная короблению и растрескиванию.
Технология отрабатывалась на двух изделиях разной сложности и размеров: модель штампа горячей штамповки (скребок угольного конвейера) и пресс-форма для литья по выплавляемым моделям (лопатка гидротрансформатора). Внедрение позволило получить следующие результаты: точность размеров модели соответствует 14-му квалитету; трудоемкость проектирования и изготовления снизилась в 9,5 раз по сравнению с ручным проектированием и изготовлением; повысился уровень и скорость проектирования штамповой оснастки и пресс-форм за счет автоматизации ряда конструкторских и технологических работ; эксплуатационные свойства штампа и пресс-формы не ниже аналогичных изделий, изготовленных по традиционной технологии.
Проведенные на ОАО «Юрмаш» работы показали высокую эффективность применения методов быстрого изготовления прототипов изделий для сокращения сроков технологической подготовки производства новых машин. В то же время выявлено, что требуют изучения вопросы повышение качества поверхности и точности построения профиля прототипа, решение которых позволит значительно расширить круг применения изделий, полученных различными методами послойного синтеза.
Библиографическая ссылка
Петрушин С. И., Сапрыкин А. А Разработка и применение современных высоких технологий в машиностроительном производстве // Успехи современного естествознания. – 2003. – № 7. – С. 72-73;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=14643 (дата обращения: 23.11.2024).