По сравнению с традиционными, аддитивные технологии во много раз упрощают процесс производства изделий. Есть возможность эффективно заменить огромную производственную площадку с громоздкими оборудованиями и большим количеством рабочих на компактный отдел с несколькими 3D-принтерами с несколькими специалистами. Одновременно повышается качество изготавливаемой продукции наряду с уменьшением количества операций.

Аддитивные технологии (AF) в настоящий момент являются современным и наиболее перспективным методом производства изделий сложной конфигурации. В то время, как при традиционных методах при производстве изделий c заготовки убирается лишний материал, либо используются процессы литья и т.д., то при аддитивных технологиях формирование изделия происходит путем создания слоев с использованием различных технологических методов и устройств. При формировании изделия используется идеология сквозного проектирования, основой которой является твердотельная или поверхностная STL-модель изделия, которую ранее создали в специализированных конструкторских системах.

Благодаря такому процессу достигается производство изделий избегая излишних отходов производства. Коэффициент использования материала при использовании аддитивных технологий составляет 0,8 [7].

Экономия материала, а значит и средств, не является единственным достоинством данной технологии. Другими преимуществами можно назвать возможность изготовления сложных объектов произвольной конфигурации, а также сокращение времени, который затрачивается на подготовку производства изделий в авиационной, космической и других отраслях промышленности [1].

По способу послойного формирования изделия выделяют 3 направления развития аддитивных технологий:

- порошковые технологии;

- экструдирование;

- фотополимеризация.

Таблица 1 – Аддитивные технологии

	Преимущества	Недостатки	Области коммерческого применения
1.Порошковые технологии
1.1Селективное лазерное спекание (SLS-технологии) [2]	- быстрая работа порошкового 3D-принтера за счет начала технологического процесса с нагрева материала до температуры плавления. - спекание слоя порошка лазерным лучом в совпадающих с сечением 3D-модели участках.	- подача следующего слоя порошка, при котором камера я опускается на уровень ниже. -повтор процедуры до получения готового изделия.	- авиакосмическая промышленность; - машиностроение; - литейное производство; - строительство; - архитектура, искусство, дизайн; - инженерная отрасль.
1.2.Прямое лазерное спекание металлов	Быстрое производство геометрически сложных деталей без механической обработки, таких как фрезеровка, сверление и т.д. Минимальное количество отходов. Создание нескольких моделей одновременно.	Отсутствие монолитности, из-за чего низкие показатели прочности, в отличие от отлитых образцов.	Готовые изделия малого и среднего размеров в различных отраслях, таких как аэрокосмическую, стоматологическую, медицинскую и др.
2.Экструдирование
2.1. Метод послойной наплавки (FDM-технология)	- минимальное коробление и поводки (чем в других видах наплавок) из-за минимального температурного влияния; - достижение минимального проплавления основы в следствие формирования сварочной ванны на поверхности; - наплавка тонкого поверхностного слоя; - наплавка в труднодоступных местах; - получение металлокерамического поверхностного слоя с определенными свойствами.	Дорогая организация производства – почти половина средств тратится на изготовление оборудования и на производство первоначальных материалов.	Производства, требующие толщину наплавления лазером не более 1 мм. [4]
3Фотополимеризация
3.1 Стереолитография (SLA-технология)	- возможность построения изделий сложной формы и структуры; - высокая точность и прочность детали; - идеальное качество поверхности изделия; - напечатанный прототип можно использовать как готовый продукт из-за свойств, применяемых фотополимеров; - дальнейшая обработка не вызывает трудностей; - низкий уровень шума при производстве.	Высокая стоимость оборудования и расходных материалов.	- автомобильная промышленность; - авиакосмическая промышленность; - приборостроение; - медицина (в том числе стоматология); - ювелирное дело; - искусство и архитектура.
Технология науки PolyJet	-высокое качество - высокая точность: до 700 мкм; [5] -чистота: возможность применения в офисе, нет контакта с жидким фотополимером, легкое удаление поддержек и простая замена головок. -быстрая скорость печати; -универсальность: получение деталей различной геометрии, цвета и механических свойств	Высокая удельная себестоимость 3D печати	Полимерная промышленность

Из представленной таблицы можно сделать вывод, что аддитивные технологии обладают в большей степени преимуществами, что позволяет их использовать в самых разных сферах производства.

Таблица 2 – Требования производителя и потребителя к аддитивным технологиям

№ пп	Порошковые технологии	Экструдирование	Фотополимеризация
Требования производителя
1	Подготовка поверхности	Метод экструзии. Процесс и применение. Экструзионная линия.	Выбор фотополимеризатора
2	Нанесение порошкового материала	Поведение полимерного материала при экструзии	Знание пользователем ключевых характеристик устройства.
3	Полимеризация (оплавление) порошкового слоя	Зона питания	При коротком времени экспозиции (1-5 с.) очень важно точно позиционировать световой поток
4		Зона пластификации (плавления)	Перед началом процесса полимеризации проверить устройство и устранить неисправности или заменить прибор
5		Зона дозирования расплава
6		Основные параметры процесса экструзии
Требования потребителя
1	Напыление порошковой краски - камера напыления;	Печать и ламинирование;	Расположение кончика световода на максимально близком расстоянии от композиционного материала.
2	Оплавление порошковой краски - печь полимеризации покрытий;	Производство полимерных пленок (парниковая, пленка для пакетов и т.д.);	Сохранение правильного позиционирования световода в течении всего цикла полимеризации
3	Остывание изделий;	Производство многослойных пленок для хранения пищевых и фармацевтических продуктов, химикатов;	Недопустимость смещения световода в процессе полимеризации и загрязнения оптической системы
4	Вспомогательных операций (защита, маркировка и контроль качества изделий)	Производство листового полистирола и полипропилена;	В случае использования высокоинтенсивных приборов при длительной полимеризации помните о риске перегрева пульпы зуба. В таких ситуациях необходимо охлаждать зуб с помощью потока воздуха
5		Производство термоусадочной пленки ПВХ, используемой для упаковки хлебобулочных и кондитерских изделий, полиграфии, канцтоваров и прочих товаров.

Из данной таблицы следует, что требования к аддитивным технологиям со стороны производителя и потребителя различны. Но самые большие требования как с той, так и с другой стороны заложены к технологии экструдирования.

Далее стоит рассмотреть положение развития и использования аддитивных технологий в России.

Рис 1 - Анализ в области технологий в за пять лет. [3]

Россия сейчас отстает от стран – технологических лидеров по развитию аддитивных технологий. Но это отставание не является критичным. Глобальная конкурентная борьба ведется не на сфере создания самого аддитивного оборудования. Конкуренция состоит в поиске рыночных сфер применения аддитивных технологий. Выиграет не тот, кто наращивает производство своих аддитивных установок или сырья, а тот, кто определяется, что необходимо производить, для чего, и в каких областях это принесет максимальный экономический эффект.

Лидером технологий в ФГУП « институт » (ВИАМ),который имеет наработки как в и производства для AF, так и в изготовления уникальных изделий, которые созданы с помощью аддитивных . [11]

результатов в им. Баумана, аэрокосмическом академика С.П. и Аддитивных «НАМИ».

В в МГТУ им. Баумана, занимаются исследованиями, которые нацелены на повышение изделий, из на основе никеля. В [3] представлен и приведены повышения .

Рис. 2 – роста . [3]

Драйверами аддитивных технологий являются:

- потребность в более экономном использовании материалов в производстве (технология прямого лазерного спекания металлов, метод послойной наплавки (FDM-технология));

- спрос на кастомизированную продукцию, то есть изготовление массовой продукции под конкретный заказ потребителя путем её комплектации дополнительными элементами или принадлежностями;

- широкое распространение технологий компьютерного инжиниринга для сокращения инновационного цикла, минимизации временных издержек на этапах проектирования, эксплуатации и испытания в условиях глобальной конкуренции, что снижает долю брака готовых продукций из-за сокращения лишних производственных операций, а также устранения ошибок технической документации.

К барьерам и рискам аддитивных технологий можно отнести высокую стоимость оборудования и материалов производства, а также трудности переоборудования действующих производств под использование аддитивных технологий. Проблему высокой стоимости оборудования и материалов можно решить началом их изготовления в нашей стране.

 

 

Заключение

Аддитивное производство в данное время многообразно и обладает большим количеством преимуществ, таких как, применение AF-технологий, который приводит к экономии средств, экономия времени и пр. Аддитивные технологии могут в разы упростить производственный процесс создания изделий. Перспективы в том, что в ближайшем будущем вместо производственного цеха с большими установками и работниками можно будет ограничиться одним отделом с несколькими 3D-принтерами и несколькими инженерами. Из-за неудивительно, что темпы развития аддитивных технологий в России, как и во всем мире, стремительно увеличиваются с каждым годом. Но это приводит и к ряду проблем. Например, в России самыми распространенными проблемами считаются: недостаток отечественных материалов, нехватка квалифицированных кадров, и слабая проработка методических основ производства новых изделий, производимых с помощью аддитивных технологий.

Список использованных источников

1. Шишковский И.В. Основы аддитивных технологий высокого разрешения. - СПб.: Питер, 2016. — 400 с.: — ISBN 978-5-496-02049-7.

2. Кузнецов П.А., Васильева О.В., Теленков А.И., Савин В.И., Бобырь В.В. Аддитивные технологии на базе металлических порошковых материалов для российской промышленности // Новости материаловедения. Наука и техника. – 2015. – №2. – с.4-10.

3. Смирнов, В.В., Барзали В.В., Ладнов П.В. Перспективы развития аддитивного производства в российской промышленности // Опыт ФГБОУ УГАТУ. Новости материаловедения. Наука и техника. №2 (14). 2015. С. 23-27

4. Технологии аддитивного производства. Трехмерная печать, быстрое прототипирование и прямое цифровое производство. - Гибсон Я., Розен Д., Стакер Б. 2016. – 647 с.

5. Новые тенденции в 3D-печати, под ред. И. В. Шишковский, с. ISBN 978-953-51-2480-1, печатать ISBN в 978-953-51-2479-5, 268 стр., издатель: Интек, 2016, Риека, Хорватия.

6. Зленко М.А. Аддитивные технологии в машиностроении. - Изд. НАМИ – 2015.

7. Советников Е.И. Оценки развития аддитивных технологий // Технология легких сплавов. 2015. № 3. С. 17-31.

8. Григорьев С.Н., Смуров И.Ю. Перспективы развития инновационного аддитивного производства в России и за рубежом // Инновации. 2013. Т. 10. С. 2-8.

9. Уик, Ч. Обработка металлов без снятия стружки [Текст] /Ч.Уик.–М.: Изд-во «Мир», 1965.–549 с.-С. 13.10. Смуров И.Ю., Конов С.Г., Котобан Д.В. О внедрении аддитивных технологий и производства в отечественную промышленность // Новости материаловедения. Наука и техника. – 2015. – №2. – с.11-22.

11. Баева Л.С., Маринин А.А. Современные технологии аддитивного изготовления объектов // Вестник МГТУ. – 2014. – №1. – с.7-12.

Код для цитирования: Скопировать