1.1 Понятие аддитивные технологии.

Аддитивные технологии (AM-Additive Manufacturing) или технологии послойного синтеза – обобщенное название технологий, предполагающих изготовление изделия по данным цифровой модели (или CAD-модели) методом послойного добавления материала.[1]

Аддитивное производство построено на «добавление» материала, а не «отнимания» (традиционное производство: сверление, резание или иное «удаление» лишнего материала), что приводит к экономии материала, повышает производительность процессов и даёт возможность создавать изделия сложной формы.

В стандарте ASTM F2792.1549323-1 организации ASTM International (American Society for Testing and Materials- Американская ассоциация испытаний и материалов), занимающейся разработкой технических стандартов для широкого спектра материалов, изделий, систем и услуг, аддитивные технологии определены как «process of joining materials to make objects from 3D model data, usually layer upon layer, as opposed to subtractive manufacturing technologies» («процесс объединения материала с целью создания объекта из данных 3D-модели, как правило, слой за слоем, в отличие от «вычитающих» производственных технологий»). [2]

Рекомендованы два основных термина - Additive Fabrication (AF), Additive Manufacturing (AM), а также «легитимные» синонимы - additive processes, additive techniques, additive layer manufacturing, layer manufacturing и freeform fabrication.

AF или AM технологии охватывают все области синтензирования изделий, будь то прототип, опытный образец или серийное изделие.

Внедрение аддитивных технологий требует освоение метода 3-D проектирования и моделирования, CAD, CAM- и CAE- технологий, а также технологий оцифровки и реинжиринга.[3]

В основе современных аддитивных технологий лежит метод формирования детали из полимерного композиционного материала путем постепенного наращивания с помощью термического или какого-либо иного воздействия, в результате которого получается деталь необходимой формы с заданными размерами. В настоящее время существует уже более 30 различных типов аддитивных технологических процессов [10]. 

1.2 Классификации аддитивных технологий.

В международном сообществе, в том числе и в России, пока не принято устоявшейся классификации. Различные авторы классифицируют их по различным методам: формирование слоя, фиксация слоя, применяемые строительные материалы, ключевая технология, подвод энергии для фиксации слоя построения. Ниже приведены классификации: ASTM, по способам формирования слоя, по методам формирования слоя, по виду и форме используемого материала.

Классификация ASTM

Стандартом Американской ассоциации испытаний и материалов ASTM F2792.1549323-1 аддитивные технологии классифицированы следующим образом [2]:

1. Material Extrusion – «выдавливание материала» или послойное нанесение расплавленного строительного материала через экструдер;

2. Material Jetting – «разбрызгивание (строительного) материала» или послойное струйное нанесение строительного материала;

3. Binder Jetting – «разбрызгивание связующего» или послойное струйное нанесение связующего материала;

4. Sheet Lamination – «соединение листовых материалов» или послойное формирование изделия из листовых строительных материалов;

5. Vat Photopolymerization – «фотополимеризация в ванне» или послойное отверждение фотополимерных смол;

6. Powder Bed Fusion – «расплавление материала в заранее сформированном слое» или последовательное формирование слоев порошковых строительных материалов и выборочное (селективное) спекание частиц строительного материала;

7. Directed energy deposition – «прямой подвод энергии непосредственно в место построения» или послойное формирование изделия методом внесения строительного материала непосредственно в место подвода энергии.

Классификация аддитивных технологий по способам формирования деталей.

Виды аддитивных технологий зависят от способов формирования слоя и его соединения с общим массивом модели или детали[3]:

• Склеивание

1) PSL- Plastic Sheet Lamination (послойное склеивание ПВХ плёнки)

2) LOM- Laminated Object Manufacturing (послойное склеивание пленочных материалов)

3) 3DP- 3-D Printing (формирование деталей методом 3-D печати)

• Спекание

1) SLS- Selective Laser Sintering (селективное спекание порошковых материалов лучом лазера)

2) EBM- Electron Beam Melting (электронно-лучевое плавление)

• Наплавка

1) СLAD- Construction Laser Additive Direct (прямое лазерное аддитивное построение)

2) FDM- Fused Deposition Modeling (послойное нанесение расплавленной пластиковой нити)

• Напыление

• Сваривание

• Фотополимеризация

1) SLA- Steriolithography Laser Apparatus (формирование детали методами стереолитографии)

2) DLP- Digital Light Procession (цифровая обработка света)

3) MJM- Multi Jet Modeling (технология многоструйной печати)

4) Вспышкой

• Литьё

1) SLM- Selective Laser Melting (селективное лазерное плавление металлического порошка)

2) EBM - Electron Beam Melting ( электронно-лучевое сплавление)

Классификация аддитивных технологий по методу формирования слоя.

Классификация по методу формирования слоя принципиально отличает два вида аддитивных технологий: Bed Deposition (объединение материала, распределённого на платформе) и Direct Deposition (прямое осаждение материала). [1]

• Bed Deposition (объединение материала, распределённого на платформе)

1. SLS- Selective Laser Sintering (cелективное спекание порошковых материалов лучом лазера)

2. SLA- Steriolithography Laser Apparatus (отверждение фотополимерной смолы лучом лазера)

3. SLM- Selective Laser Melting (cелективное лазерное плавление металлического порошка)

4. EBM – Electron Beam Melting (электронно-лучевое сплавление)

5. DMLS -Direct metal laser sintering (прямое лазерное спекание металлов

6. Ink-Jet (отверждение слоя порошкового материала путем нанесения связующего состава через многосопловую головку)

7. LOM- Laminated Object Manufacturing (послойное склеивание пленочных материалов)

8. 3DP- 3-D Printing (послойное склеивание порошка связующим)

9. SHS - Selective Heat Sintering (cелективное термическое спекание)

• Direct deposition (прямое осаждение материала)

1. DMD – Direct Metal Deposition (прямое нанесение металла)

2. LENS – Laser Engineered Net Shape (лазерная наплавка)

3. CLAD– Construction Laser Additive Direct (прямое лазерное аддитивное построение)

4. MJS – Multiphase Jet Solidification (технология струйной печати)

5. FDM-Fused Deposition Modeling (послойное нанесение расплавленной пластиковой нити)

6. Poly-Jet (послойное нанесение фотополимерных материалов)

Классификация аддитивных технологий по виду используемого материала.

1) Металл: SLS, SLM, MIM, DMD, LENS, CLAD, MJS, EBM, UAM;

2) Керамика: SPLS;

3) Бумага: LOM;

4) Композит: DMD, LENS, UAM;

5) Полимер: MJM, FDM, SLA

Классификация аддитивных технологий по форме используемого материала.

1) Гранулы: SLS, SLM, MIM, LENS, DMD, MJS, EBM, Ink-Jet;

2) Листовой материал: UAM, LOM;

3) Гель: MJM (PolyJet), SLA;

4) Проволока: FDM;

6) Фидсток: EBDM

В приложении 1 приведена более подробная классификация аддитивных технологий с учётом физического состояния и механизма нанесения материала в процессе формирования детали [3].