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Gegenwärtig werden additive Technologien als Technologien positioniert, die traditionelle Ansätze zur Herstellung und Reparatur von Maschinenbauteilen weitgehend ersetzen können [1]. Die gesammelten Erfahrungen zeigen, dass Sie durch den Einsatz von Technologien des "dreidimensionalen Drucks" (3D-Druck) Produkte in kürzester Zeit und mit minimalem Materialverlust herstellen können.

Die Technologie des dreidimensionalen Drucks basiert auf der Erstellung und Verwendung eines digitalen 3D-Modells des resultierenden Produkts. Dieses Modell kann sowohl im Konstruktionsprozess mit entsprechender Software als auch durch Scannen beschädigter Bauteile von Baugruppen der Maschine (mit einem 3D-Scanner) mit anschließender Computerverarbeitung der Ergebnisse erstellt werden. Das Vorhandensein eines digitalen Modells erhöht die Geschwindigkeit und Genauigkeit der Teileproduktion erheblich.

Aufgrund der aktuellen Praxis der weit verbreiteten Verwendung von Computernetzwerken kann sich der Entwickler seiner elektronischen Kopie bei der additiven Fertigung und Restaurierung von Teilen in beliebiger Entfernung vom Objekt (Maschine) aufhalten. Dies ermöglicht eine qualitativ andere Herangehensweise an die Organisation der additiven Fertigung diverser Produkte und eröffnet Perspektiven für die Schaffung universeller multifunktionaler Produktions- und Reparaturkomplexe auf Basis des 3D-Drucks.

Für die flächendeckende Einführung additiver Technologien im Maschinenbau ist es notwendig, Erfahrungen bei der Erstellung spezifischer Engineering-Produkte zu sammeln und die Wirksamkeit dieses Ansatzes aufzuzeigen. Der Lösung dieses Problems widmet sich eine innovative Methode zur Entwicklung einer 3D-Drucktechnologie zur Herstellung von Laufrollen für Geländefahrzeuge, der sich diese Arbeit widmet.

1 Analyse des Einsatzes des 3D-Druckverfahrens zur Gewinnung von Maschinenbauprodukten

1.1 Analyse bestehender Anwendungsgebiete des 3D-Drucks im russischen Markt

Prototypen der ersten 3D-Drucker entstanden bereits in den 90er Jahren des letzten Jahrhunderts, fanden aber erst Anfang der 2010er Jahre eine weite kommerzielle Verbreitung, als die Hersteller erkannten, dass sie für die Kleinserienproduktion verwendet werden können [2]. Etwa zur gleichen Zeit begannen sich in Russland additive Technologien zu entwickeln. Die ersten inländischen Unternehmen begannen mit der Entwicklung eigener 3D-Drucker. Der 3D-Druck verbreitete sich vor etwa 5 Jahren weiter, dann tauchten Unternehmen auf, die es Ihnen ermöglichen, das gewünschte Teil zu drucken, ohne einen eigenen 3D-Drucker zu kaufen.

Derzeit gewinnt der 3D-Druck in Russland an Fahrt. Dass per 3D-Druck funktionale Produkte hergestellt werden, die sowohl belastbar als auch nicht belastbar sind, ist schon lange keine Neuheit. 3D-Druck wird verwendet, um Teile in der Luftfahrt, Raketentechnik, Automobil, Medizin, Schmuck, Prototyping, Design und anderen herzustellen.

3D-Druck ist eine sehr flexible Technologie. Vielleicht gibt es in jedem Bereich einen Ort, an dem 3D-Drucktechnologien angewendet werden könnten. Es gibt über 200 verschiedene 3D-Drucktechnologien. Wenn wir über 3D-Druck sprechen, interessiert uns derzeit vor allem das Material, aus dem das Teil hergestellt wird. Abhängig von den Materialeigenschaften können wir die optimale 3D-Drucktechnologie auswählen. Jede Anwendung hat ihre eigenen Kriterien, die von Teilen aus einem 3D-Drucker erfüllt werden müssen: Genauigkeit, Rauheit, Festigkeit, Gewicht usw.

Für die Luftfahrt und Raketentechnik müssen Teile stark, leicht und genau sein und besondere Eigenschaften haben, die dem jeweiligen Objekt innewohnen. In diesen Bereichen werden häufig sogenannte technische Kunststoffe und Metalle verwendet. Die Zugabe verschiedener Elemente für Kunststoffe kann die Eigenschaften des Materials unter den geforderten Bedingungen verbessern. Verschiedene Filamente mit Polycarbonat, Mischungen von Kunststoffen mit anderen Materialien für den 3D-Druck, Polyamide, Materialien PEEK, PEI, PPSF, PSU [3] sind rauen Bedingungen gewachsen und erfüllen die Anforderungen der Luftfahrt. Viele Unternehmen verwenden den 3D-Druck für die Herstellung von Prototypen, Innenteilen, Flugzeughaut und Utilities.

Erwähnenswert ist der Einsatz des 3D-Metalldrucks in der Luftfahrt und Raketentechnik. Der Metall-3D-Druck ermöglicht es, aufgrund des Prinzips der Kombination unterschiedlicher Metallpulver besondere Eigenschaften von Metallen zu erreichen. Diese Technologie ermöglicht Ihnen im Gegensatz zum Gießen eine komplexere Form eines Objekts ohne hohe Material- und Arbeitskosten. Darüber hinaus weisen 3D-gedruckte Metallprodukte keine Porosität auf, die die Qualität des Gusses beeinträchtigen kann.

Abbildung 1 - Halterung für S7-Unternehmen

Abbildung 2 - Halterung für S7-Unternehmen

Die Erfahrung mit dem Einsatz von 3D-Druck bei der Herstellung russischer Autos besteht darin, Aurus-Autos des Cortege-Projekts zu entwickeln, bei denen 3D-Drucktechnologien verwendet wurden. Einige Teile wurden zuerst aus Kunststoff gedruckt, dann wurden anhand des gedruckten Urmodells formoptimierte Arbeitsteile im Spritzguss hergestellt, die die Analoga anderer Weltunternehmen in Bezug auf Gewichtseigenschaften übertreffen. Darüber hinaus wurden einige der Teile im 3D-Metalldruck hergestellt. Abbildung 3 zeigt eine SLM-Düse.

Abbildung 3 - Das Rohr im Auto Aurus, hergestellt im 3D-Druck

Der Einsatz des 3D-Drucks in der Medizin ist derzeit recht weit verbreitet, aber aufgrund fehlender Zertifizierungen für Produkte aus dem 3D-Druck wird dieser Bereich nicht weiter verbreitet. Dennoch wird der 3D-Druck derzeit in der Chirurgie, in der Prothetik und in der Zahnheilkunde eingesetzt, um Technologien zu entwickeln, die Organe oder Körperteile drucken können (Abbildung 4).

Abbildung 4 - Modell der Wirbelsäule eines Tieres für die Operation

So wurde 2017 erstmals in Russland ein chirurgischer Eingriff zur Transplantation eines auf einem 3D-Drucker gedruckten Knochenimplantats durchgeführt. Eine Gruppe von Ärzten um Professor Georgy Gafton rettete den Patienten dreieinhalb Stunden lang vor einem krebsartigen Tumor im Schambein [4]. Das Implantat wurde von Endoprint, einem Unternehmen für 3D-gedruckte chirurgische Implantate, hergestellt (Abbildung 5). Ein Titanimplantat basierend auf MRT- und CT-Scans wurde in den Knochen eingesetzt.

Abbildung 5 - Ein Beispiel für die Herstellung eines Implantats mittels 3D-Druck

In Russland wurde das GS3-Korsett erfunden, es wurde im 3D-Druckverfahren hergestellt (Abbildung 6). Die Besonderheit des Korsetts besteht darin, dass sich das Korsett mit Hilfe von Gyroskopen und Beschleunigern an die Bewegungen der Person anpasst und den Rücken ohne Beschwerden unterstützt.

Abbildung 6 - Korsett GS3, mit der Möglichkeit der individuellen Anpassung

Die Zahnheilkunde ist ein Bereich, in dem der 3D-Druck weit verbreitet bei der Herstellung von Inlays, Onlays, Kronen, Veneers, speziellen Mundschutzen usw. Die im 3D-Druck für die Zahnmedizin verwendeten Materialien sind hoch biokompatibel, genau und weisen eine geringe Oberflächenrauheit auf. Darüber hinaus kann das Material nach spezifischen Anforderungen ausgewählt werden, was die Servicequalität und die Langlebigkeit der verwendeten Objekte verbessert (Abbildung 7).

Abbildung 7 - Dental Aligner hergestellt durch 3D-Druck von NextDentOrthoClean

Eine der Seiten, auf denen der 3D-Druck noch in der Medizin eingesetzt werden kann, ist die Herstellung verschiedener Organe, Körperteile, die Anleitung von Ärzten zur Ausbildung von Ärzten vor einer wichtigen Operation. Fälle, in denen laut MRT und CT ein Schädel oder Knochen einer Person oder eines Tieres für die chirurgische Praxis angefertigt wird, sind keine Seltenheit mehr (Abbildung 8) [5].

Abbildung 8 - Operationsschablone für die Operation an den Knochen des Tieres, hergestellt von der Firma "Studia3D»

Neben dem Einsatz des 3D-Drucks in Bereichen, die für das menschliche Leben und die Entwicklung der Gesellschaft wichtig sind, wird Technik für ästhetische Zwecke eingesetzt. Juweliere verwenden beispielsweise seit langem den Fotopolymerdruck, um besonderen Schmuck herzustellen. Mit dem 3D-Druckverfahren können Sie jede beliebige Form erstellen, eine Gussform herstellen und daraus dann verschiedene Dinge erstellen (Abbildung 9). Schmuck kann oft auf andere Weise hergestellt werden - durch Sintern von Edelmetallpulver. Diese Methode umgeht die Formerstellung und das anschließende Gießen und ermöglicht komplexere und unglaublichere Formen.

Abbildung 9 – Schmuck aus einem auf einem 3D-Drucker gedruckten Modell

Die Herstellung von Sammel- und Geschenkmünzen ist einer der Bereiche, die mit Schmuck zu tun haben. Das Urmodell wird nach dem gleichen Prinzip hergestellt, nach dem die Form verwendet und die fertige Münze gegossen wird.

Die ästhetischen Anwendungen des 3D-Drucks enden hier nicht. Modellwerkstätten wissen die 3D-Drucktechnologie zu schätzen und setzen sie aktiv in ihren Projekten ein. Die Erstellung von Modellen von Häusern, technischen Geräten (Abbildung 10), Landschaftsgestaltung, Modellen von Regierungsinstitutionen und Verkehrsknotenpunkten (Abbildung 11) – all das lässt sich dank 3D-Druck jetzt einfacher und schneller herstellen. Produkte für Mock-ups unterliegen keinen hohen Festigkeitskriterien, aber in diesem Bereich ist eine genaue Zeichnung der Details wichtig. Daher werden Modellobjekte sowohl aus Kunststoff als auch aus verschiedenen Photopolymeren hergestellt.

Abbildung 10 - Modell eines elektrischen Generators zur Visualisierung des Konzepts eines neuen Produkts, hergestellt von der Firma "Studia3D»

Abbildung 11 - Modell des Makhachkala-Hafens, hergestellt von der Firma Scale zusammen mit "Studia3D»

Design ist eine der größten Anwendungen für den 3D-Druck. Es wird angenommen, dass der 3D-Druck nur für die Herstellung von nicht funktionalen und dekorativen Gegenständen gedacht ist, aber wie wir oben sehen können, ist dies nicht der Fall. Dennoch sind Designanwendungen der Technologie weit verbreitet, und der 3D-Druck ist zum Favoriten vieler Dekorationsunternehmen geworden. Messestände von Veranstaltungen, Statuen mit einer Höhe von 1,5-2 Metern (Abbildung 12), Statuetten für Auszeichnungen für Wettbewerbe (Abbildung 12), Geschenksets zu bestimmten Themen und limitierten Auflagen und vieles mehr – wo 3D-Druck heute im Design eingesetzt wird.

Abbildung 12 - Statue eines Zeichentrickhelden mit einer Höhe von 2,5 Metern (links) und Auszeichnungen für das Filmfestival (rechts)

1.2 Vor- und Nachteile des 3D-Drucks bei der Herstellung von Maschinenbauprodukten

Jede Fertigungstechnologie hat ihre eigenen Vor- und Nachteile. Das Ausmaß, in dem die Vorteile unter bestimmten Bedingungen die Nachteile der Technologie überwiegen, bestimmt ihre Machbarkeit und Wirksamkeit. In Bezug auf die direkten Vorteile des 3D-Drucks als Technologie kann Folgendes hervorgehoben werden: kostengünstigere Produktion, geringeres Gewicht des Produkts unter Beibehaltung der Eigenschaften, hohe Geschwindigkeit der Kleinserienfertigung.

Wie 3D-Druck hilft, die Produktionskosten zu senken: Das Vorhandensein eines 3D-Druckers bedeutet die Verwendung kleinerer Produktionsflächen und weniger Ausrüstung der Produktion mit Ausrüstung im Vergleich zu herkömmlichen Verarbeitungsmethoden. Ein 3D-Drucker benötigt oft nur Raumtemperatur, Strom, ein Minimum an Werkzeugen für Wartung und Kalibrierung, die Grundelemente in Form von Verbrauchsmaterialien und zusätzlichen Komponenten nicht mitgezählt. Für bestimmte Maschinentypen ist beispielsweise eine zusätzliche Kühlung erforderlich oder umgekehrt die Aufrechterhaltung der optimalen Temperatur, spezielle Werkzeuge, komplexere Wartung im Vergleich zu persönlichen 3D-Druckern. Die Reduzierung der Produktionskosten erfolgt hauptsächlich durch das Prinzip der Additivität, wodurch deutlich weniger Material verbraucht wird als bei der traditionellen Produktion. Aufgrund der Möglichkeit, jede Form ohne Verwendung einer Vielzahl von Methoden zu erhalten, ist der 3D-Druck für die Herstellung atypischer Teile oder Produkte beliebt. Darüber hinaus kann eine Reihe von Gründen, die die Herstellungskosten senken können, die Tatsache sein, dass mit dem 3D-Druck eine kleine Serie von Teilen hergestellt werden kann, ohne beispielsweise Gussformen zu entwerfen oder spezielle Werkzeuge zu erstellen. Wenn im Designprozess ein Fehler gemacht wurde oder sich die Vorlieben oder Eigenschaften des hergestellten Produkts geändert haben, sind die Kosten für die Herstellung eines Musters im 3D-Druck viel niedriger als bei anderen Produktionsarten.

Ein ebenso wichtiger Vorteil der genannten Vorteile ist die hohe Produktionsgeschwindigkeit des 3D-Drucks. Der 3D-Druck selbst ist, wie es auf den ersten Blick erscheinen mag, ein langer Prozess, bei dem eine Extruderdüse oder ein Laser eine bestimmte Flugbahn sehr oft durchlaufen muss. Aber vergessen Sie nicht die eigentliche Vorbereitungszeit des Produkts für den 3D-Druck, die Zeit des 3D-Drucker-Bedieners, um den g-Code vorzubereiten, 3D-Druck eines komplexen Produkts in einem "Setup" - all dies wirkt sich positiv auf die Teil Produktionszeit. Natürlich bietet der 3D-Druck für einfache Produkte oder die Massenproduktion bei Spritzgießmaschinen keinen Zeitvorteil, aber wenn es um komplexe Formen und Kleinserien geht, ist der 3D-Druck der klare Favorit.

Das Herzstück des 3D-Drucks ist das Konzept, jede Produktform zu erhalten. Bei richtiger Handhabung dieses Tools und unter Berücksichtigung aller begleitenden Faktoren lassen sich folgende Vorteile deutlich hervorheben:

  • Fertigungsgeschwindigkeit
  • Produktion in einem Setup
  • Risiken minimieren
  • Die Fähigkeit, Produkte mit komplexen Formen herzustellen
  • Breites Anwendungsspektrum
  • Verfügbarkeit der Technologie

1.3 Analyse der gängigsten 3D-Druckmaterialien

3D-Druck ist der Prozess der Formgebung eines Produkts durch Auftragen eines Materials. Die 3D-Drucktechnologie wird je nach ausgewähltem Material ausgewählt und wird durch die chemische Zusammensetzung dieses Materials bestimmt. Die gängigsten Materialien im 3D-Druck sind Thermoplaste, photopolymere (lichthärtende) Harze, Polyamid und Metalle.

Derzeit gibt es mehr als 200 3D-Drucktechnologien, jede Technologie ist aufgrund des Grundmaterials und des Vorhandenseins von Additiven oder Einschlüssen als Füllung. Alle Technologien werden auf die eine oder andere Weise auf vier grundlegende reduziert:

  • Bei Thermoplasten - Schichtung des Materials durch Extrudieren des Polymers durch eine Düse und Verbinden der nächsten Schicht mit der vorherigen durch Adhäsion. Die Haftung beruht auf intermolekularen Wechselwirkungen in der Oberflächenschicht und ist durch die spezifische Arbeit gekennzeichnet, die zum Trennen von Oberflächen erforderlich ist. Abbildung 13 zeigt einen Sonderfall des 3D-Drucks mit Thermoplasten – die FDM-Technologie.

Abbildung 13 - Ein Sonderfall des FDM3D-Drucks

  • Bei Photopolymerharzen - schichtweises Aushärten eines flüssigen Photopolymers durch Beaufschlagung mit Photonen. Es gilt als das optimalste im Hinblick auf den Erhalt von hochpräzisen Produkten. Abbildung 14 zeigt schematisch das Verfahren des 3D-Drucks mit Photopolymeren am Beispiel der SLA-Technologie.

Abbildung 14 - Ein Sonderfall des Photopolymer-3D-Drucks mit der SLA-Methode

  • Bei nichtmetallischem Pulverdruck - selektives Sintern von vorläufig dünnen Materialschichten mit einem Laserstrahl. Abbildung 15 zeigt eine schematische Darstellung des 3D-Drucks mit nichtmetallischem Pulver unter Verwendung der SLS-Technologie.

Abbildung 15 - Ein Sonderfall des SLS3D-Drucks

  • Beim Pulvermetalldruck - selektives Aufschmelzen von zuvor dünn aufgetragenen Metallpulverschichten durch einen Laserstrahl. Abbildung 16 zeigt eine schematische Darstellung des Metall-3D-Drucks mit SLM-Technologie.

Abbildung 16 - Ein Sonderfall des SLM3D-Drucks

Ein charakteristisches und ausgeprägtes Merkmal von Teilen, die auf einem 3D-Drucker gedruckt werden, ist die Textur der Schichtung auf der Oberfläche des Produkts.

1.4 FDM-3D-Drucktechnologie

Derzeit werden für die Herstellung von Maschinenbauteilen am häufigsten 3D-Drucktechnologien mit Metallen und in geringerem Maße mit Polyamid und Photopolymer verwendet. Allerdings gibt es für den 3D-Druck mit Thermoplasten eine FDM-Technologie, die bisher als Verfahren zur Herstellung von Maschinenbauteilen nicht in Frage kam. In unserer Arbeit haben wir uns entschieden, die Möglichkeit zu untersuchen, diese Technologie zur Herstellung von Maschinenbauprodukten einzusetzen, da sie eine Reihe von Vorteilen bietet.

Erstens ist die FDM-Technologie aufgrund der relativ geringen Kosten für Ausrüstung und Verbrauchsmaterialien am weitesten verbreitet.

Zweitens ist diese Technologie die am einfachsten einzurichtende und zu wartende 3D-Drucker. In diesem Fall sehen wir diese Technologie als direkte Konkurrenz zu Spritzgießmaschinen für die Kleinserienfertigung.

Schauen wir uns die Technik einmal genauer an. Der Prozess selbst ist der Prozess der Erstellung eines Objekts durch Ablagerung eines geschmolzenen Filaments in der Arbeitskammer eines 3D-Druckers. 1988D-Drucktechnologie, bei der die Konstruktion des Objekts durch das Aufschmelzen des Kunststofffilaments erfolgt, das durch den Extruder auf die Arbeitsfläche geführt wird. Es wurde 17 von der amerikanischen Firma Stratasys entwickelt. Abbildung 3 zeigt ein Diagramm des XNUMXD-Drucks mit FDM-Technologie.

Abbildung 17 - Prinzip der Materialkonstruktion in der FDM-3D-Drucktechnologie

FDM ist die günstigste und am weitesten verbreitete 3D-Drucktechnologie der Welt. Diese Technologie wird sowohl von billigen Heim- und persönlichen 3D-Druckern als auch von industriellen Hochpräzisionsmaschinen verwendet. In der Regel werden mit dieser Technologie relativ große Produkte hergestellt, die über zuverlässige mechanische Eigenschaften (Festigkeit, Verschleißfestigkeit, Flexibilität) verfügen müssen. Der Hauptvorteil dieser Technologie sind die geringen Kosten für Verbrauchsmaterialien. Und das Verbrauchsmaterial selbst eignet sich hervorragend für die Weiterverarbeitung von Produkten. Produkte, die mit dem FDM3D-Druckverfahren hergestellt werden, sind in der Regel einfarbig, stark und belastbar und haben stabile physikalische Eigenschaften, die von der Art des Materials abhängen. Sie können hitzebeständig, verschleißfest sein, eine erhöhte Flexibilität oder Zähigkeit aufweisen usw.

Die Genauigkeit von Gebäudemodellen mit FDM-Technologie hängt weitgehend von der Dicke der gedruckten Schicht und der Genauigkeit der Positionierung des Extruders relativ zur Plattform ab. Dieser Wert kann zwischen 0,02 und 1,2 mm liegen. Die Oberfläche der fertigen Gegenstände ist gerippt (gestuft - im Bereich von 0,02 - 1,2 mm). Das Rippen ist darauf zurückzuführen, dass der geschmolzene Faden eine abgerundete Form hat. Sie können der Oberfläche durch Nachbearbeitung zusätzliche Glätte verleihen.

Die FDM-Technologie (Fused Deposition Modeling) impliziert die Erstellung dreidimensionaler Objekte durch das Auftragen aufeinanderfolgender Materialschichten, die den Konturen des digitalen Modells folgen.

Der Produktionszyklus beginnt mit der Verarbeitung eines dreidimensionalen digitalen Modells. Das Modell im .stl-Format ist in Schichten unterteilt und für den Druck optimal ausgerichtet. Stützstrukturen werden nach Bedarf generiert, um überhängende Elemente zu drucken. In einer speziellen Software wird ein Steuerungsprogramm für einen 3D-Drucker erstellt.

Das Modell wird durch Extrusion („Extrusion“) und Auftragen von geschmolzenem Thermoplast unter Bildung aufeinanderfolgender Schichten hergestellt, die unmittelbar nach der Extrusion erstarren. Wie das Material extrudiert wird, ist in Abbildung 18 dargestellt.

Abbildung 18 - Prinzip der Kunststoffzufuhr in den Extruder

Das Kunststofffilament wird von der Spule abgewickelt und in den Extruder eingeführt - eine Vorrichtung, die mit einem mechanischen Antrieb zum Ablegen des Filaments, einem Heizelement zum Schmelzen des Filaments und einer Düse ausgestattet ist, durch die die Extrusion direkt durchgeführt wird. Das Heizelement wird verwendet, um die Düse zu erhitzen, die wiederum das Filament schmilzt und das geschmolzene Material der Oberfläche des Arbeitstisches (für die erste Schicht) oder der vorherigen Schicht zuführt und sich damit verbindet. Normalerweise wird die Oberseite der Düse dagegen durch einen Ventilator gekühlt, um einen scharfen Temperaturgradienten zu erzeugen, der für einen reibungslosen Materialfluss erforderlich ist.

Der Extruder (auch "Druckkopf" genannt) bewegt sich horizontal und trägt nach und nach die gewünschte Schicht auf, danach bewegt er sich vertikal (meistens durch Absenken des Tisches, es gibt jedoch Modelle, bei denen der Extruder angehoben wird) um die Schichtdicke und die Der Vorgang wird wiederholt, bis das Modell nicht vollständig gebaut ist.

FDM-Drucker verwenden als Druckmaterialien Thermoplaste in Form von dünnen Filamenten, die auf Spulen gewickelt sind. Die Palette der Kunststoffe ist sehr breit. Einige der beliebtesten Kunststoffe zum Drucken sind PLA, ABS. PLA ist ein Material, das aus Mais oder Zuckerrohr hergestellt wird, was es ungiftig und umweltfreundlich, aber relativ kurzlebig macht. ABS ist sehr langlebig und abriebfest, obwohl es anfällig für direkte Sonneneinstrahlung ist und beim Erhitzen geringe Mengen schädlicher Dämpfe abgeben kann.

Neben PLA und ABS ist das Bedrucken mit Nylon, Polycarbonat, Polyethylen und vielen anderen in der modernen Industrie weit verbreiteten Thermoplasten möglich. Es ist möglich, ein Material wie Polyvinylalkohol (PVA-Kunststoff) zu verwenden. Dieses Material ist wasserlöslich, was es sehr nützlich für den Druck von Modellen mit komplexen geometrischen Formen macht.

Es ist auch möglich, Verbundmaterialien zu verwenden, die Holz, Metalle, Stein imitieren. Solche Materialien verwenden alle die gleichen Thermoplaste, jedoch mit Beimischungen von nicht-plastischen Materialien. Somit besteht Laywoo-D3 aus 40% natürlichem Holzstaub, was das Bedrucken von „Holz“-Produkten, einschließlich Möbeln, ermöglicht.

Das Material BronzeFill ist mit echter Bronze gefüllt und die daraus gefertigten Modelle lassen sich schleifen und polieren, wodurch eine hohe Ähnlichkeit mit Produkten aus reiner Bronze erreicht wird.

Das verbindende Element in Verbundwerkstoffen sind Thermoplaste, die die Grenzwerte für Festigkeit, Hitzebeständigkeit und andere physikalische und chemische Eigenschaften der fertigen Modelle bestimmen.

FDM ist eines der kostengünstigsten Druckverfahren und treibt die wachsende Popularität von Consumer-Druckern, die auf dieser Technologie basieren, voran. Im Alltag lassen sich mit 3D-Druckern mit FDM-Technologie verschiedenste Spezialobjekte, Spielzeug, Schmuck und Souvenirs herstellen.

Zu den Vorteilen der FDM-Technologie gehören:

- einfach zu bedienen, sodass auch Laien problemlos mit dem Drucken umgehen können;

- Beim Modellieren entstehen hochwertige Teile mit hoher Detaillierung komplexer geometrischer Formen und Hohlräume;

- ausreichende Billigkeit der Verbrauchsmaterialien;

- eine breite Palette von Farben und Kunststoffarten.

Zu den Nachteilen dieser Technologie gehören:

- niedrige Arbeitsgeschwindigkeit (andere Technologien können sich auch nicht mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit rühmen. Es dauert viel Zeit, große und komplexe Modelle zu bauen);

- niedrige Auflösung sowohl horizontal als auch vertikal, was zu einer mehr oder weniger deutlichen Schichtung der Oberfläche des hergestellten Modells führt;

- Probleme bei der Befestigung des Modells auf dem Desktop (die erste Schicht sollte auf der Oberfläche der Plattform haften, damit das fertige Modell jedoch entfernt werden kann). Dieses Problem wird auf verschiedene Weise gelöst: durch Erhitzen des Desktops; Auftragen verschiedener Beschichtungen darauf;

- bei überhängenden Elementen ist die Erstellung von Tragkonstruktionen erforderlich, die nachträglich entfernt werden müssen. Auch wenn man dies berücksichtigt, lassen sich manche Modelle auf einem FDM-Drucker einfach nicht in einem Arbeitsgang herstellen und man muss sie in Teile zerlegen und dann durch Kleben oder auf andere Weise zusammenfügen.

So ist bei sehr vielen Proben, die mit der FDM-Technologie hergestellt wurden, eine mehr oder weniger komplexe Nachbearbeitung erforderlich, die nur schwer oder gar nicht zu mechanisieren ist und daher hauptsächlich von Hand durchgeführt wird.

Es gibt auch weniger offensichtliche Nachteile, wie die Abhängigkeit der Stärke von der Richtung, in die die Kraft ausgeübt wird. So können Sie die Probe stark genug für die Kompression in der Richtung senkrecht zur Anordnung der Schichten machen, aber für das Verdrehen ist sie viel weniger stark: Ein Bruch entlang der Grenze der Schichten ist möglich.

Ein weiterer Punkt ist in gewisser Weise jeder Technologie im Zusammenhang mit dem Erhitzen inhärent: Es ist die Wärmeschrumpfung, die zu einer Größenänderung der Probe nach dem Abkühlen führt. Hier hängt natürlich vieles von den Eigenschaften des verwendeten Materials ab, aber manchmal kann man nicht einmal mit Veränderungen von einigen Zehntelprozenten harmonieren.

Die Technik mag nur auf den ersten Blick verschwenderisch erscheinen. Und es geht nicht nur um tragende Strukturen bei komplexen Modellen, auch von einem erfahrenen Bediener wird bei der Wahl des optimalen Druckmodus für ein bestimmtes Modell viel Plastik verschwendet.

Trotz so vieler Probleme ist diese Technologie mittlerweile sehr beliebt. Dafür gibt es eine Reihe von Gründen.

Der wichtigste und entscheidende Grund ist der Preis sowohl der Drucker selbst als auch der Verbrauchsmaterialien. Der erste wichtige Impuls im Prozess der Verbreitung von FDM-Druckern war der Ablauf der Patente im Jahr 2009. Infolgedessen sind die Preise für solche Drucker über fünf Jahre um mehr als eine Größenordnung gesunken, und wenn wir die Extreme betrachten (die teuersten bis 2009 und die billigsten heute), dann um zwei Größenordnungen: den Preis von die billigsten in China hergestellten Drucker kosten heute nur 300-400 Dollar - der Käufer wird jedoch höchstwahrscheinlich sofort enttäuscht sein. Anständige Drucker der Einstiegsklasse liegen jetzt preislich näher bei 1200-1500 US-Dollar.

Der zweite wichtige Faktor war die Entstehung des RepRap-Projekts oder Replicating Rapid Prototyper – ein sich selbst replizierender Rapid-Prototyping-Mechanismus. Die Eigenreproduktion betrifft die Herstellung von Teilen für einen anderen ähnlichen Drucker auf einem bereits hergestellten Drucker – natürlich nicht alle, sondern nur die, die im Rahmen dieser Technologie erstellt werden können, alles andere muss gekauft werden. Und es war nicht das Ziel des Projekts an sich: Die Hauptaufgabe bestand darin, die billigsten Druckermodelle zu schaffen, die auch privaten Enthusiasten zur Verfügung stehen, die nicht mit überschüssigem Geld belastet sind, sondern sich im 3D-Druck versuchen möchten. Darüber hinaus waren und sind nicht alle im Rahmen von RepRap erstellten Prototypen selbstreplizierend (in jedem erkennbaren Teil aller Details).

Natürlich sind so erstellte Drucker auch im Rahmen der FDM-Technologie oft alles andere als perfekt, aber sie ermöglichen es Ihnen, mit minimalem finanziellen Aufwand ein voll funktionsfähiges Gerät zu erstellen. Es ist zu beachten: Heute ist es überhaupt nicht notwendig, den Besitzer des Druckers zu suchen, um mögliche Teile zu drucken, und auf der Suche nach dem Rest durch die Geschäfte zu laufen. Es werden komplette Bausätze zur Selbstmontage des Druckers, die sogenannten DIY-Bausätze (von "Do It Yourself" - do it yourself) angeboten, mit denen Sie deutlich Geld sparen, unnötigen Aufwand vermeiden und zudem detaillierte Montageanleitungen. Aber es gibt Raum für diejenigen, die sich nicht in den Rahmen von vorgefertigten Designs einsperren und ihnen etwas Eigenes hinzufügen möchten: Vorschläge für beliebige Einzelkomponenten für solche Drucker gibt es viele.

Eine weitere positive Seite der Entwicklung des RepRap-Projekts ist die Entstehung und Verbesserung verschiedener Software für die Arbeit mit solchen 3D-Druckern, die zudem frei verteilt wird. Dies ist ein wichtiger Unterschied zu den Geräten namhafter Hersteller, die nur mit eigener Software arbeiten.

Das Projekt beschränkt sich im Prinzip nicht auf die FDM-Technologie, ist aber bisher das zugänglichste, ebenso wie das kostengünstigste Material Filament, das in den allermeisten Druckern verwendet wird, die auf Basis von RepRap-Entwicklungen erstellt wurden.

Die weit verbreitete Verwendung von FDM-Druckern hat zu einem Anstieg der Nachfrage nach Verbrauchsmaterialien für sie geführt; Das Angebot konnte der Nachfrage nicht entgehen, und es geschah dasselbe wie bei den Druckereien selbst: Die Preise brachen ein. Wenn auf den alten Internet-Seiten, die sich mit FDM-Technologien befassen, gibt es Hinweise auf Preise in der Höhe von 2-3 und sogar mehr als Hunderte von Euro pro Kilogramm Filament. Jetzt sprechen wir überall von Dutzenden Euro, und nur für neue Materialien mit ungewöhnlichen Eigenschaften kann der Preis Hunderte von Dollar oder Euro pro Kilogramm erreichen. Wenn früher hauptsächlich "Marken"-Materialien verkauft wurden, wird jetzt oft ein Faden unbekannter Herkunft und unsicherer Qualität angeboten, aber dies geht unweigerlich mit der Popularität einher.

Neben dem Preis haben FDM-Drucker weitere Vorteile in Bezug auf die Fähigkeiten der Technologie. So ist es sehr einfach, den Drucker mit einem zweiten Druckkopf auszustatten, der Filament aus einem leicht entfernbaren Material zuführen kann, um Stützen in komplexen Modellen zu erstellen. Durch die Einführung eines Farbstoffs bei der Herstellung von Filamenten können Sie verschiedene, sehr helle Farben erhalten.

Die FDM-Technologie ermöglicht es, nicht nur Modelle, sondern auch Endteile aus Standard-, Struktur- und Hochleistungsthermoplasten herzustellen.

Der FDM-Druck profitiert von Sauberkeit, Benutzerfreundlichkeit und Bürotauglichkeit. Thermoplastische Teile sind beständig gegen hohe Temperaturen, mechanische Beanspruchung, verschiedene Chemikalien, nasse oder trockene Umgebungen.

Lösliche Hilfsstoffe ermöglichen die Herstellung komplexer mehrstufiger Formen, Kavitäten und Löcher, die mit herkömmlichen Verfahren problematisch zu erhalten wären.

Für den Druck mit der FDM-Technologie werden zwei verschiedene Materialien verwendet - das erste (Haupt), aus dem das fertige Teil besteht, und das Hilfsmaterial, das zur Unterstützung verwendet wird. Die Filamente beider Materialien werden aus den Fächern des 3D-Druckers dem Druckkopf zugeführt, der sich je nach Änderung der X- und Y-Koordinaten bewegt und das Material zur aktuellen Schicht verschmilzt, bis sich die Basis nach unten bewegt und die nächste Schicht beginnt.

Wenn der 3D-Drucker die Erstellung des Teils abgeschlossen hat, muss das Hilfsmaterial mechanisch getrennt oder mit einem Reinigungsmittel aufgelöst werden, wonach das Produkt gebrauchsfertig ist.

Das Filament kann zwei Standarddurchmesser haben: 1,75 und 3 mm. Selbstverständlich sind sie nicht austauschbar und die Wahl des benötigten Durchmessers sollte nach den Spezifikationen des Druckers festgelegt werden. Kunststoff wird auf Spulen geliefert und wird nicht nach Länge, sondern nach Gewicht gemessen. Für FDM-Drucker einiger Hersteller (zum Beispiel CubeX von 3D Systems) müssen Sie keine Spulen kaufen, sondern spezielle Patronen mit Filament, die pro Kilogramm viel teurer sind, aber der Hersteller garantiert die Qualität des Materials.

Für jede Materialart muss die Betriebstemperatur, auf die das Material im Druckkopf erwärmt werden soll, und die Temperatur der Erwärmung des Arbeitstisches (Plattform) für eine bessere Haftung der ersten Schicht bekannt sein.

1.5 Kapitel Schlussfolgerungen

Der 3D-Druck mit FDM-Technologie hat sich vor etwa 5 Jahren auf dem russischen Markt verbreitet. In dieser Zeit herrschte die Meinung vor, dass die Herstellung von Produkten im FDM3D-Druckverfahren minderwertig, zeitaufwändig und teuer sei. Die Bildung von Preis und Produktionszeit wurde auf die Bildung von Produktionsstätten auf Basis additiver Verfahren reduziert und der Qualitätsbegriff ist reine Auswahl von 3D-Druckverfahren. Wir haben die FDM-Technologie zum Zeitpunkt ihrer Eignung als Herstellung von Fertig- und Funktionsprodukten für verschiedene Branchen, einschließlich des Maschinenbaus, am genauesten untersucht.

2 Untersuchung des Zusammenhangs zwischen FDM-Druckmodi und den Festigkeitseigenschaften eines Modellpolymermaterials

2.1 3D-Druckmodi

Ähnlich wie bei jedem Verarbeitungsverfahren in der alternativen Fertigung gibt es beim 3D-Druck wichtige Modi. Die Qualität der resultierenden Produkte hängt davon ab, wie richtig die Modi ausgewählt werden. Es ist kein Geheimnis, dass jedes Modell eines 3D-Druckers seine eigenen Eigenschaften hat, die es unmöglich machen, eindeutig zu sagen, welcher Modus zum Drucken des gewünschten Produkts geeignet ist. Außerdem haben Verbrauchsmaterialien verschiedener Hersteller oft unterschiedliche Eigenschaften, sogar die Farbe, in der das Polymer lackiert ist, beeinflusst das Endergebnis. Die Bildung eines Objekts durch das FDM-Druckverfahren ist in Abbildung 19 dargestellt.

Abbildung 19 - Bildung eines Objekts mit der FDM-Technologie des 3D-Drucks

Betrachten Sie die wichtigsten Modi des 3D-Drucks: Temperatur, Geschwindigkeit, Schichtdicke, Druckersoftwareeinstellungen.

Beim Betrieb eines 3D-Druckers ist es notwendig, unterschiedliche Temperaturen einzustellen. Einer der Indikatoren ist die Temperatur der ersten Schicht. Die erste Schicht ist einer der entscheidenden Momente beim 3D-Druck eines Produkts, da der weitere Druck des Teils maßgeblich davon abhängt, wie gut, gleichmäßig und unter Einhaltung der geforderten Geometrie der Kunststoff auf dem 3D-Druckertisch platziert wird. In der Regel unterscheidet sich die Temperatur der ersten Schicht nicht wesentlich von der Extrusionstemperatur und schwankt innerhalb der Grenzen von 0-10 Grad höher als die der letzten. Die Extrusionstemperatur wird entsprechend dem verwendeten Material gewählt. Die empfohlene Drucktemperatur ist auf der Harzverpackung angegeben. Es ist wichtig, sich an die Herstellerangaben zu halten, um 3D-Druckfehler durch falsch gewählte Temperaturen zu vermeiden. Solche Mängel umfassen eine unzureichende Extrusion oder eine Überhitzung des Kunststoffs. Die optimale Extrusionstemperatur hängt von der Art des verwendeten Polymers ab. Für eine Reihe der gängigsten Materialien und FDM-Drucker liegen die empfohlenen Extrudertemperaturbereiche bei 200-245 Grad Celsius. Der dritte Temperaturparameter, der die Qualität des 3D-Drucks beeinflusst, ist die Temperatur des 3D-Druckertisches. Ähnlich dem Schaden, der durch Überhitzung von Kunststoff entsteht, ist dies eine schädliche und unnötig schnelle Abkühlung der Materialschichten. Um eine Verformung des Modells während des 3D-Druckprozesses zu vermeiden, wird der Druckertisch beheizt. Die Temperaturen, auf die ein 3D-Druckertisch erhitzt wird, liegen in der Regel zwischen 50 und 110 Grad Celsius.

Schichtdicke oder Schichthöhe ist ein vorgewählter Parameter in der Software, um Modelle für den 3D-Druck vorzubereiten. Aus taktiler Sicht bestimmt die Schichthöhe, wie glatt sich das Teil anfühlt. Die Schichtdicke kann jedoch viele Eigenschaften des Druckprodukts beeinflussen, darunter auch die Festigkeit des Polymermaterials. Das Phänomen der Festigkeitsänderung tritt aufgrund einer Änderung der Zwischenschichthaftung bei der Wahl einer Schichthöhe auf. Typischerweise variiert die Schichtdicke moderner FDM-Drucker im Bereich von 0,02-1,2 mm. Die Abbildungen 20 und 21 zeigen unterschiedliche Schichtdicken.

Abbildung 20 - Schichtdicke bei Werten von 0,2 mm, 0,4 mm, 0,6 mm (von links nach rechts)

Abbildung 21 - Abhängigkeit der Genauigkeit des Seitenlochs von der gewählten Schichthöhe

Düsendurchmesser - Der Durchmesser des kleinsten Lochs in einer 3D-Druckerdüse, durch das ein Verbrauchsmaterial extrudiert wird. Die Wahl dieses Parameters bestimmt, wie genau der 3D-Drucker in die Ecken des Modells eindringt und wie gut das Relief des Teils gezeichnet wird. Es ist jedoch zu beachten, dass bei einer sehr dünnen Düse das Verstopfungsrisiko steigt und die Zeit des 3D-Drucks zunimmt, da durch eine dünne Düse weniger Verbrauchsmaterial geschoben werden kann als durch eine dicke. Darüber hinaus ist zu beachten, dass je größer der Düsendurchmesser, desto höher der Auswahlbereich eines weiteren wichtigen Parameters, wie beispielsweise der „Schichthöhe“, ist. Daher ist die Wahl dieses Parameters sehr wichtig, er erfordert eine ständige Auswahl, Überwachung und Anpassung.

Düsentemperatur - die Temperatur, auf die die Düse erhitzt wird, um den Thermoplast in anderen ausgewählten Modi extrudieren zu können (Druckgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit, Rückzugsgeschwindigkeit, Rückzugswert)

Zufuhrverhältnis – Ein Faktor, der die Zufuhr des Verbrauchsmaterials anpasst, um die Breite der tatsächlichen Extrusion zu maximieren. Beim 3D-Druck mit FDM-Technologie gibt es eine Regelmäßigkeit der Volumenerhaltung. Der Kunststoff brennt nicht, verdunstet nicht, sondern wird in der gleichen Menge, die in die Düse gelangt ist, extrudiert. In einigen Fällen beginnt die Maschine jedoch zu „unterdrücken“ oder „zu zerquetschen“. Solche Fälle werden "Unterextrusion" oder "Überextrusion" genannt. Dafür kann es viele Gründe geben: Teilweise Verstopfung der Düse, falsche Kalibrierung von Schrittmotoren usw. Damit der 3D-Drucker ordnungsgemäß funktioniert, muss dieser Parameter kalibriert werden. Während des Druckens können Sie diesen Parameter anpassen, um spezielle Anforderungen zu erfüllen.

Der Luftstrom ist ein Parameter, der die Intensität des auf die Extrusionszone gerichteten Ventilators charakterisiert. Beim 3D-Druck muss der extrudierte Kunststoff aushärten, je schneller desto besser, da die Schicht nirgendwo Zeit hat, "wegzuschwimmen". Bei einigen Materialien ist jedoch ein starker Luftstrom gefährlich, da er das Material zu stark abkühlt und eine Schichtablösung oder ein Ablösen des Teils von der Plattform auftreten kann. Der Parameter wird abhängig vom Verbrauchsmaterial eingestellt.

Tischtemperatur – Die Temperatur, auf die sich die 3D-Druckerplattform während des 3D-Drucks erwärmt. Für eine bessere Haftung der ersten Schicht ist die Arbeit eines speziellen Klebstoffs erforderlich, der auf die Plattform aufgetragen wird. Hilft, die Temperatur in der 3D-Druckerkammer zu erwärmen und aufrechtzuerhalten.

Zurückziehen - Zurückrollen des Kunststoffs beim Bewegen des Extruders ohne Materialzufuhr, zum Beispiel zu einem neuen Umfang. Wenn Sie diese Funktion ausschalten, fängt das Material beim Bewegen an zu fließen und zieht den Faden mit, was negative Auswirkungen auf die Qualität hat. Für den Rückzug sind zwei Parameter verantwortlich: die Rollback-Geschwindigkeit und der Rollback-Betrag. Sind diese Parameter falsch eingestellt, kann der Kunststoff einfach zerkleinert oder aus der Düse gegossen werden. Passt sich je nach Material und Bewegungsgeschwindigkeit des Extruders an.

Füllung - die Dichte des Innenraums Ihres Teils beim 6D-Druck. Das Verhältnis des ausgefüllten Raums zum gesamten Innenvolumen des Teils [3]. Das Prinzip des Ausfüllens beim 22D-Druck ist in Abbildung XNUMX anschaulich dargestellt.

Abbildung 22 - Unterschiedlicher Füllungsgrad bei gleicher Wandstärke

Druckgeschwindigkeit - die Geschwindigkeit, mit der sich der Extruder beim Extrudieren des Kunststoffs bewegt. Ein ebenso wichtiger Parameter zur Sicherstellung der Qualität des gedruckten Modells ist die Druckgeschwindigkeit. Ein anschauliches Beispiel für den Einfluss der Druckgeschwindigkeit auf die Qualität eines gefertigten Objekts ist in Abbildung 23 zu sehen.

Abbildung 23 - Einfluss der 3D-Druckgeschwindigkeit auf die Oberflächenqualität

Die Abbildung zeigt, dass eine zu hohe 3D-Druckgeschwindigkeit die Oberfläche unbrauchbar macht (40 mm/s und 50 mm/s), während eine zu geringe Druckgeschwindigkeit nicht die erforderliche Leistung bringt. Bei niedrigen Druckgeschwindigkeiten ist die Druckqualität akzeptabel, dies kann sich jedoch negativ auf die Zwischenschichthaftung auswirken (die unteren Schichten kühlen ab, bis der Extruder die Schlaufe wieder erreicht). Die optimale Geschwindigkeit gemäß Bild 1 für eine gegebene Schichthöhe beträgt 30 mm/s. Zu beachten ist, dass diese optimalen Druckgeschwindigkeiten nur für eine bestimmte Materialschichtdicke geeignet sind.

Fahrgeschwindigkeit - die Bewegungsgeschwindigkeit des Extruders in dem Moment, in dem die Materialzufuhr abgeschaltet wird, beispielsweise beim Rollen zu einem neuen Umfang. Er wird zusätzlich mit Bewegungsbeschleunigung eingestellt. Je schärfer der Beginn der Bewegung ist, desto besser wirkt sich dieser Umstand auf den Fadenbruch des fließenden Thermoplasten aus. Ein sehr abrupter Start kann jedoch zu einer Verschiebung des Bandes führen, das die Bewegung des Extruders sicherstellt. Dieser Parameter kann den 3D-Druckprozess erheblich beschleunigen, aber Sie müssen die Fähigkeiten und den Zustand der Maschine genau verstehen, um mit diesem Parameter maximal arbeiten zu können.

Absenken des Tisches beim Bewegen - es ist notwendig, damit der Extruder beim Bewegen nicht den bedruckten Teil des Objekts berührt.

Die Trajektorie wird in einer speziellen Software programmiert, in der alle oben genannten und zusätzliche Druckparameter eingestellt werden. Abbildung 24 zeigt ein Beispiel für das Auftragen von Material entlang verschiedener Pfade.

Abbildung 24 - Auftragen von Materialschichten entlang verschiedener Pfade

2.2 Einfluss von 3D-Druckmodi auf die Festigkeitseigenschaften von ABS-Kunststoff. Optimale Werte finden

Das durch FDM-Druck erhaltene Material kann eine andere Struktur haben, wird jedoch notwendigerweise aus einem Satz von Volumen mit unidirektional gelegten Fäden bestehen. Dies wird durch die technologischen Merkmale der Implementierung des FDM-Drucks bestimmt. Um die Festigkeitseigenschaften des durch FDM-Druck erhaltenen Materials zu bestimmen, ist es daher zunächst erforderlich, die Festigkeit des Modellmaterials bei unidirektional gelegten Fäden zu untersuchen. Zur Beurteilung der Festigkeitseigenschaften des Werkstoffes und der Anisotropie der Eigenschaften müssen Prüfungen längs und quer zur Verlegerichtung der Fäden sowie die Prüfung der Fäden selbst zum Abgleich mit den Herstellerangaben durchgeführt werden [7].

Um die durch Extrusion durch die Düse des Extruders eines 3D-Druckers erhaltenen Filamente zu testen, wurde als Ausgangsmaterial ein 1,75 mm Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)-Filament PA-707 der taiwanesischen Firma POLYLAC CHI MEI CORPORATION verwendet. Für die Extrusion des experimentellen Filaments wurde dieselbe Spule wie für die Herstellung von Proben des Modellmaterials verwendet [8]. Das Filament wurde durch eine Arbeitsdüse eines 3D-Druckers mit einem Durchmesser von 0,4 mm extrudiert. Die Belastungsgeschwindigkeit der Proben betrug 10 mm/min. Abbildung 25 zeigt eine Skizze von Mustern zum Testen von extrudierten Filamenten.

Abbildung 25 - Ansicht einer Probe zum Testen von extrudierten Filamenten

Das Diagramm der Belastung des extrudierten Fadens hat die folgende Form (Abbildung 26), ähnlich dem Diagramm der Belastung der Proben entlang der Verlegung der Fäden.

Abbildung 26 - Diagramm der Beladung von Proben extrudierten Filaments

Die Testergebnisse zeigten, dass die durchschnittliche Festigkeit des extrudierten Fadens (47,8 MPa) nahe an den Passdaten für das Material (48,8 MPa) liegt, die Werte für die Festigkeit des Fadens jedoch eine weite Streuung aufweisen - von 38,8 bis 90,5 MPa (Tabelle 1) ... Die durchschnittliche relative Dehnung der Fäden an der Streckgrenze (27,5%) liegt nahe an den Passdaten des Materials (20%). Einige Filamente gehen jedoch fast spröde durch, während bei anderen die relative Dehnung 100 % erreicht. Die Streuung der Festigkeits- und Verformungseigenschaften der extrudierten Filamente kann zu einer Streuung der Festigkeit des durch den FDM-Druck gebildeten Materials führen.

Tabelle 1 - Ergebnisse der Prüfung von Filamenten, die durch Extrusion durch die Düse des Arbeitskopfes eines 3D-Druckers erhalten wurden

№
p / p		 d0 d* S0 S* Рmax Р*p σ*p σhc l* Δl ε
/mm/ /mm/ /mm2/ /mm2/ / N / / N / [MPa] [MPa] /mm/ /mm/ /% /
1 0,46 0,46 0,166 0,166 6,909 6,37 38,33 41,57 15,9 0,9 6,00%
2 0,47 0,29 0,173 0,066 7,889 5,98 90,53 45,47 29,2 14,2 94,67%
3 0,46 0,44 0,166 0,152 6,811 5,98 39,33 40,98 18,5 3,5 23,33%
4 0,45 0,44 0,159 0,152 6,703 6,17 40,58 42,15 16,9 1,9 12,67%
5 0,47 0,46 0,173 0,166 7,350 6,47 38,93 42,36 16,7 1,7 11,33%
6 0,45 0,35 0,159 0,096 7,056 5,49 57,06 44,37 21,1 6,1 40,67%
7 0,45 0,45 0,159 0,159 6,174 6,17 38,79 38,82 15,1 0,1 0,67%
8 0,44 0,43 0,152 0,142 6,272 5,88 41,45 41,25 15,7 0,7 4,67%
9 0,44 0,36 0,152 0,102 6,664 5,49 53,94 43,83 25,2 10,2 68,00%
10 0,46 0,45 0,166 0,156 7,301 6,08 39,09 43,93 16,9 1,9 12,67%

 

Die Form und Abmessungen der Proben für Zugversuche wurden gemäß GOST 11262-2017 Plastics genommen. Zugprüfverfahren. Für die Forschung wurde eine Stichprobe des zweiten Typs ausgewählt (Abbildung 27) [9].

Abbildung 27 - Skizze einer Zugprobe

Das 3D-Modell der Prüflinge wurde anhand der Zeichnung in CAD aus Autodesk Inventor erstellt und anschließend in ein für den 3D-Druck geeignetes .stl-Format konvertiert (Abbildung 28).

Abbildung 28 - 3D-Modell einer Probe zum Testen nach GOST 11262-80 Typ 2

Mit dem 3D-Druck können Sie sofort Proben für Zugfestigkeitsprüfungen herstellen, ohne die Schritte des Erhaltens eines Primärrohlings und des anschließenden Schneidens von Proben daraus zu umgehen. Das Gewindelegeverfahren (G-Code) wurde im Programm Simplify3D Version 4.0 gemäß GOST 20999-83 „Numerische Steuergeräte für Metallbearbeitungsgeräte“ erstellt. Codierung von Informationen von Steuerprogrammen "unter Berücksichtigung der Lage der Fäden im Arbeitsteil der Probe entlang oder quer zur Streckrichtung. Die Abbildungen 29 und 30 zeigen den Unterschied in der Position des Modells auf dem Tisch des 3D-Druckers.

Abbildung 29 - Screenshot des Simplify3D-Programms mit der Anordnung der Fäden im Arbeitsteil der Probe quer zur Zugrichtung

Abbildung 30 - Screenshot des Simplify3D-Programms mit der Anordnung der Fäden im Arbeitsteil der Probe entlang der Zugrichtung

Der 3D-Druck wurde mit Monofilament aus ABS + Kunststoff von StreamPlast durchgeführt, geliefert gemäß den technischen Bedingungen - TU 2291-001-24687042-2016. Gemäß dieser Spezifikation muss das Monofilament eine Zugfestigkeit von mindestens 48 MPa aufweisen und der Druck muss im Temperaturbereich 220-250 . erfolgen0Der FDM-Druck wurde auf einem PicasoXPro 3D-Drucker mit einem Extruderdüsendurchmesser von 0,4 mm durchgeführt. Um die Haftung des Materials zu verbessern, wurde der Tisch vor dem Drucken mit einem speziellen Bindemittel der Marke The3D bedeckt. Die Tischtemperatur betrug 1100C und die Temperatur der Extruderdüse beträgt 2400C.

Der Druck erfolgte in drei Modi:

Modus 1: bei der Geschwindigkeit der Düse des Extruders Vс= 30 mm / s und die Dicke der verlegten Fadenschicht hcl= 100 µm;

Modus 2: bei der Geschwindigkeit der Düse des Extruders Vс= 45 mm / s und die Dicke der verlegten Fadenschicht hcl= 150 µm;

Modus 3: bei der Geschwindigkeit der Düse des Extruders Vс= 60 mm / s und die Dicke der verlegten Fadenschicht hcl= 200 µm;

Die erhaltenen Proben wurden auf Zugfestigkeit bei einer Spreizgeschwindigkeit der Klemmen der Prüfmaschine getestet, die 1 ± 0,5 mm / s entspricht (die minimale Spreizgeschwindigkeit der Klemmen der Prüfmaschine gemäß GOST 11262-80).

Experimentelle Daten zu den Testergebnissen des Materials, die durch FDM-Druck mit ABS-Kunststoff erhalten wurden, entlang und quer zum Verlegen von Fäden sind in Abbildung 31 dargestellt.

Abbildung 31 - Abhängigkeit der Zugfestigkeit σр eines Modellmaterials mit Längs- und Querverlegung von Fäden, erhalten unter verschiedenen Modi des 3D-Drucks

Aus den präsentierten Daten ist ersichtlich, dass die Zugfestigkeit des Materials, die durch alle drei Modi des 3D-Drucks in Richtung des Verlegens der Fäden erhalten wird, in ihren Werten nahe bei 30-44 MPa liegt. Wenn wir die Herstellerangaben zur Stärke des im FDM-Druck verwendeten Monofilaments (48,8 MPa) verwenden, dann liegen diese Werte um etwa 31 % niedriger. Für einen genaueren Vergleich der Festigkeitsniveaus dieser beiden Materialien muss jedoch geklärt werden, wie die Testbedingungen für Monofilamente mit den Bedingungen ihrer Belastung im Modellmaterial übereinstimmen.

Die Festigkeit des Modellmaterials über die Filamente ist deutlich geringer und hängt stärker von den FDM-Druckmodi ab (Abbildung 31). Die Geschwindigkeit der Extruderdüse in Verbindung mit der Dicke der aufgetragenen Schicht beeinflusst die Haftfestigkeit der Filamente [10]. Dies ist auf die Wärmeausbreitung von der Düse in das Material zurückzuführen. Bei hoher Druckgeschwindigkeit wird an einer bestimmten Stelle weniger Wärme auf den Kunststoff übertragen als bei niedriger Geschwindigkeit. Wenn Sie eine kleine Schicht mit niedriger Geschwindigkeit drucken, kann zu viel Wärme abgegeben werden. Dies erhöht die Haftung, es besteht jedoch die Gefahr von Durchbiegungsfehlern des Kunststoffs. Umgekehrt reicht beim 3D-Druck mit einer höheren Schichtdicke bei hoher Geschwindigkeit die Hitze möglicherweise nicht aus, um eine gute Haftung zwischen den Filamenten zu bilden.

Diese Annahme wird durch die erhaltenen experimentellen Daten bestätigt (Abbildung 31). Im Modus 1 (Mindestdruckgeschwindigkeit und Dicke der verlegten Schicht) ist die Festigkeit des Modellmaterials über die Verlegung der Fäden minimal und beträgt 7-15 MPa (72% der Festigkeit des Materials entlang der Verlegung der Fäden), im Modus 2 - 10-16 MPa (66% der Festigkeit des Materials entlang der Verlegung der Fäden) und im Modus 3 - 26-31 MPa (16% der Festigkeit des Materials entlang der Verlegung der Fäden) Fäden).

Proben des Modellmaterials mit Längs- und Querverlegung von Fäden weisen unterschiedliche Arten von Zugdiagrammen und Bruchflächen auf (Abbildung 32).

Abbildung 32 - Arten von Zugdiagrammen von Proben mit Quer- (links) und Längs (rechts) Verlegung von Fäden

 

Wenn das Zugdiagramm von Proben mit Querfilamentpackung eine charakteristische Form für Sprödbruch aufweist, wird im Zugdiagramm von Proben mit Längsfilamentpackung nach einer leichten Abnahme der Zugkraft nach Erreichen eines Maximums ihre allmähliche Abnahme beobachtet, bis der Moment des Versagens der Probe.

Proben mit Querfaserpackung haben eine absolut ebene Bruchfläche (Bild 33), während Proben mit Längsfaserpackung (Bild 34) eine entwickelte Bruchfläche aufweisen.

Abbildung 33 - Zerstörungsfläche über die Verlegung der Fäden

Abbildung 34 - Zerstörungsfläche entlang der Fadenverlegung

Bei der Untersuchung dieser Knicke am Lichtmikroskop ist zu erkennen, dass die Zerstörung des Materials bei der Querverlegung der Fasern in einer Ebene (Abbildung 35) entlang der Oberfläche der gelegten Fäden erfolgt. Der Bruch des Modellmaterials mit der Längsverlegung der Fasern (Abbildung 36) hat einen entwickelten Charakter. Der Bruch tritt in verschiedenen Ebenen auf, und beim Bruch werden sowohl Schadensakkumulationsbereiche als auch flache Zonen beobachtet, die für die Hauptrissausbreitung charakteristisch sind.

Abbildung 35 - Bruch der Probe mit Querverlegung der Fäden unter dem Mikroskop

Abbildung 36 - Bruch der Probe mit Längsverlegung der Filamente unter dem Mikroskop

2.3 Fazit nach Kapitel

Anhand der gewonnenen Daten lassen sich Zwischenaussagen über die Festigkeit des durch FDM-Druck mit ABS-Kunststoff erhaltenen Modellmaterials ziehen:

- die Höchstwerte der Materialfestigkeit der Proben beim Testen entlang der Fadenverlegung nahe der Festigkeit einzelner Fäden, die durch Extrusion von Kunststoff aus der Arbeitsdüse eines 3D-Druckers erhalten werden;

- mit einer Erhöhung der Geschwindigkeit der Extruderdüse und der Dicke der zu verlegenden Polymerschicht nimmt die Festigkeit des Materials der Proben bei der Prüfung entlang der Verlegung der Fäden um 16% ab (von 41 MPa auf 34 MPa);

- Die größte Variation der Festigkeitseigenschaften des Materials der Proben bei der Prüfung entlang der Verlegung der Fäden wird beobachtet, wenn die Geschwindigkeit der Extruderdüse 45 mm / s beträgt und die Dicke der gelegten Fadenschicht 150 beträgt Mikrometer;

- mit einer Erhöhung der Geschwindigkeit der Extruderdüse und der Dicke der zu verlegenden Polymerschicht erhöht sich die Festigkeit des Materials der Proben bei der Prüfung über die Verlegung der Fäden fast um das Dreifache (von 10 MPa auf 29,6 MPa);

- Muster von Modellmaterial mit Längs- und Querverlegung von Fäden haben eine andere Art und Art der Bruchfläche. Die unterschiedlichen Diagrammtypen von Zug- und Bruchflächen von Proben mit Quer- und Längsfäden weisen auf einen Unterschied in den Mechanismen hin, die im Material bei seiner Belastung ablaufen;

- Bei der Querverlegung wird an der Verbindungsstelle der geschweißten Filamente eine absolut ebene Zerstörungsfläche beobachtet, und daher ist die Adhäsion zwischen ihnen der wichtigste Faktor, der den Festigkeitswert beeinflusst.

- Bei Längsverlegung hat der Materialbruch einen ausgeprägten Charakter sowohl mit Schadensanhäufungsbereichen als auch mit Zonen der Hauptrissausbreitung.

- Ein Material mit einer Längsanordnung von Fäden sollte in weiteren Studien als Bündel verbundener Fasern betrachtet werden, das die Zerstörungsmechanismen eines solchen Materials aufdecken kann.

- Modus 3 hat sich für uns als der erfolgreichste herausgestellt, da eine hohe Druckgeschwindigkeit eine gute Produktivität ermöglicht, während die Stärke mit anderen Druckmodi vergleichbar ist.

3 Praktische Umsetzung der Forschungsergebnisse am Beispiel der Herstellung von Tragrollen eines Raupenpropellers

3.1 Entwicklung der Fertigungstechnologie für Laufrollen aus ABS-Kunststoff

Analysiert man die vorherigen Kapitel dieses Hinweises, kann man verstehen, dass der 3D-Druck im Maschinenbau schon seit langem zur Herstellung von Teilen eingesetzt wird. Wir haben 3D-gedruckte Muster getestet. Das Ergebnis zeigte, dass solche Teile in ihrer Festigkeit mit geformten Kunststoffteilen vergleichbar sind. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass durch den 3D-Druck Produkte in begrenztem Umfang hergestellt werden können und die Festigkeitseigenschaften des Materials, das durch das FDM-Druckverfahren gewonnen wird, kann argumentiert werden, dass sich der 3D-Druck für die Herstellung von Maschinenbauteilen eignet. Um die Theorie zu bestätigen oder zu widerlegen, haben wir eine der realen Aufgaben zugrunde gelegt - die Konstruktion einer Stützrolle für einen Raupenmechanismus. Unsere Aufgabe war es, ein Flussdiagramm zur Herstellung einer Stützrolle mit additiven Verfahren mit all ihren Vorteilen zu erstellen. Als Ausgangsdaten wurde uns eine vorhandene Walze zur Verfügung gestellt, die nach alternativen Metallfertigungsarten hergestellt wird. Zur Umsetzung dieses Projekts wurde eine Vielzahl technologischer Verfahren untersucht und ein Projektumsetzungsplan erstellt: 3D-Scanning, Reverse Engineering, Generatives Design, Topologieoptimierung, Stressanalyse und 3D-Druck.

3.2 Herstellung von Rollen, die die Raupenkette tragen
3.2.1 3D-Scannen

3D-Scannen ist eine Methode, um Daten über die Form und Abmessungen eines Objekts in räumlicher Darstellung zu erhalten, indem die x-, y- und z-Koordinaten von Punkten auf der Objektoberfläche aufgezeichnet und eine Menge von Punkten mit einer speziellen Software in ein elektronisches geometrisches Modell umgewandelt wird [12 ].

Wir haben einen RangeVision Spectrum-Scanner verwendet, um ein 0,17D-Modell zu erstellen und die tatsächlichen Abmessungen des Originalvideos zu nehmen. Bei den Rollenabmessungen betrug der Messfehler nicht mehr als 3 mm. Unten sehen Sie eine Punktwolke, die von einem 36D-Scanner erfasst wurde (Abbildung 37) und ein vorverarbeitetes Modell mit zusammengefügten Scans (Abbildung XNUMX).

Abbildung 36 - Punktwolke nach dem 3D-Scannen

Abbildung 37 - Vorgefertigtes 3D-Modell nach dem 3D-Scannen

3.2.2 Reverse Engineering

Der Reverse-Engineering-Prozess besteht im sequentiellen „Wrapping“ einer Punktwolke und eines polygonalen dreidimensionalen Modells mit formelmäßig definierten Oberflächen, wodurch ein solides 3D-Modell entsteht.

Für den Reverse Engineering-Prozess haben wir die Software AutoDeskInventor und Fusion360 verwendet. Die folgenden Abbildungen 38 und 39 zeigen Screenshots des Programms mit dem resultierenden 3D-Modell des Videos.

Abbildung 38 - Ergebnis des Reverse Engineering

Abbildung 39 - Volumenmodell der Walze im .stp-Format

Unten ist auch eine Zeichnung der ursprünglichen Stützrolle basierend auf dem resultierenden 3D-Modell (Abbildung 40).

Abbildung 40 - Zeichnung des Originalvideos

3.2.3 Generatives Design

Um die Masse eines Teils im Bereich des 3D-Drucks zu reduzieren, wird generatives Design verwendet - dies ist ein Ansatz im Produktdesign, der darin besteht, Änderungen an einem Design oder Teil vorzunehmen, indem ein festes Material durch einfache Elemente beliebiger Form ersetzt wird, die sich wiederholen Volumen, um die Masse eines Produktes zu reduzieren, sofern die an ihn gestellten Festigkeitsanforderungen [11].

Die Idee des generativen Designs besteht darin, überschüssiges Material unter bestimmten Belastungsbedingungen zu entfernen, da der 3D-Druck es ermöglicht, Produkte in nahezu jeder Form herzustellen. Der Einsatz des 3D-Drucks macht generatives Design möglich und möglich, da nur mit diesem Verfahren eine vorgegebene Form erreicht werden kann.

Die generative Konstruktion wurde mit dem Programm AltairOptiStruct durchgeführt, die Betriebsbedingungen des Teils wurden in das Programm aufgenommen.

Betriebsbedingungen der Walzen:

Spurgeschwindigkeit ohne zu rutschen 15 m / s
Rollenbelastung 42 kg
Rollenmaterial

ABS StreamPlast

 

Die folgenden Abbildungen zeigen die Variationen bei der Erstellung eines generativen Produktdesigns (Abbildung 41)

Abbildung 41 - Ein Beispiel für generatives Design verschiedener Variationen

Für das Reverse-Engineering 3D-Modell der Stützrolle wurde ein generatives Design mit dem Ziel einer Restrukturierung zur Reduzierung der Masse der Rolle durchgeführt. Das Ergebnis ist in Abbildung 42 dargestellt, ein Ausschnitt des im Automatikbetrieb erhaltenen Modells ist in Abbildung 43 dargestellt.

Abbildung 42 - Das Ergebnis der Auswahl der generativen Auslegung der Stützrolle im Automatikbetrieb

Abbildung 43 - Schnitt eines 3D-Modells einer Walze mit generativer Konstruktion

3.2.4 Optimierung der Oberflächentopologie und Netzstruktur

Das Programm erstellte anhand der bereitgestellten Daten ein 3D-Modell, aber später stellte sich heraus, dass das resultierende Modell aufgrund seiner suboptimalen Form nicht für den FDM-Druck geeignet war. Dann wird das Modell nach dem generativen Design manuell geändert. Solche Änderungen werden als Topologieoptimierung bezeichnet - dies ist ein Prozess bei der Konstruktion von Produkten, der darin besteht, Änderungen an einer Struktur oder einem Teil vorzunehmen, indem neue Grenzen des Körpervolumens geschaffen und vorhandene entfernt werden, um sie entsprechend zu optimieren die Kriterien der Minimierung der Masse, der maximalen Steifigkeit und des Spektrums der Eigenfrequenzen unter Beibehaltung der an ihn gestellten Festigkeitsanforderungen. [11] Ein Beispiel für eine Topologieoptimierung zeigt Abbildung 44. Dies geschieht in der Regel im CAD-System AutoCAD Inventor: Ein Spezialist korrigiert die notwendigen Teile eines 3D-Modells und schickt es zur Weiterverarbeitung.

Abbildung 44 - Ein Beispiel für Topologieoptimierung nach generativem Design

Auch die Stützrolle wurde einer manuellen Topologieoptimierung unterzogen (Abbildung 45) und eine Zeichnung des optimierten Modells erhalten (Abbildung 46).

Abbildung 45 - Stützrolle nach Topologieoptimierung

Abbildung 46 - Zeichnung des Videos nach Optimierung der Topologie
Neben dem generativen Design ist die Vorbereitung der inneren Struktur des Materials charakteristisch. Die innere Struktur kann als Waben-, Gitter- oder Sonderstruktur definiert werden (Abbildung 47). Ansys Mechanical wurde verwendet, um die innere Struktur der Hohlräume der Stützrollen zu definieren.

Abbildung 47 - Ein Beispiel für Netzstrukturen bei der Optimierung der Topologie

Bei der Bildung einer Zellstruktur empfahl das Programm die Verwendung einer Wandstärke von 2 mm und das Verlegen einer Zellstruktur im Inneren, was aus Sicht des Pulver-3D-Drucks praktisch ist, aber nicht für den 3D-Druck mit FDM-Technologie geeignet ist. Es wurde beschlossen, die Struktur der Hohlräume im Inneren des Teils direkt in der Software zu bilden, um ein Steuerungsprogramm für einen 3D-Drucker mit ähnlichen Daten aus dem Ansys Mechanical-Programm zu erstellen (Abbildung 48).

Abbildung 48 - In der Simplify3D-Software manuell definierte Netzstruktur

3.2.5 Belastungsanalyse

Basierend auf dem endgültigen 7,42D-Modell wurde im Programm AutoDeskInventor eine Spannungsanalyse durchgeführt. Die Analyseberichte sind in Anhang A, Anhang B, Anhang C, Anhang D dargestellt. Das Programm berücksichtigte Schwingungen, Reibung und Temperaturfaktoren nicht als Ausgangsdaten, daher war ein hoher Sicherheitsfaktor erforderlich, um alle möglichen Faktoren zu berücksichtigen . Durch die Analyse der Daten können wir sehen, dass der minimale Momentansicherheitsfaktor 296 beträgt. Gleichzeitig wiegt die Walze XNUMX Gramm, was fast doppelt so viel ist, als wenn wir die Walze ohne Optimierung der Oberflächentopologie und ohne generative Designtechnologien drucken würden.

3.2.6 Herstellung einer Pilotcharge

Nachdem Sie das endgültige Modell erhalten haben, das alle Kriterien erfüllt, können Sie ein Steuerungsprogramm für einen 3D-Drucker erstellen. Steuerprogramme können entweder mit der 3D-Druckersoftware gebündelt oder separat erworben werden, um die Druckeinstellungen detaillierter festzulegen. In diesem Fall wurde der G-Code im Simplify3D-Programm erstellt. Gedruckt wurde auf PicasoDesignerXPro 3D-Druckern. Der Düsendurchmesser betrug 0.4 mm, die Schichthöhe 0,2 mm und die Druckgeschwindigkeit 60 mm/sec. Nach dem 3D-Druck wurden die Walzen (Abbildung 49) installiert und auf volle 3 Monate Lebensdauer getestet. Nach erfolgreichen Tests wurde eine Charge von Produkten verkauft (Abbildung 50).

Abbildung 49 - Fertige Rollen zum Testen an Maschinen

Abbildung 50 - Teil einer Charge fertiger Stützrollen

3.3 Kapitel Schlussfolgerungen

Es wurde ein Flussdiagramm für die Herstellung eines fertigen Funktionsprodukts nach dem Verfahren der additiven Fertigung mit der FDM-Technologie unter Verwendung von generativen Design- und Topologieoptimierungsmethoden erstellt. In der Praxis wurde die Umsetzungsmöglichkeit der gewonnenen Forschungsergebnisse am Beispiel der Herstellung der Tragrollen eines Raupenpropellers nachgewiesen. Es wurde eine Pilotserie von Walzen hergestellt, die für den Betrieb innerhalb des vereinbarten Zeitraums von 3 Monaten bestimmt waren.

FAZIT

Basierend auf dem oben Gesagten kommen wir zu dem Schluss, dass der 3D-Druck eine Technologie ist, die in verschiedenen Bereichen, einschließlich des Maschinenbaus, weit verbreitet ist. Wir haben eine Annahme getroffen und die Möglichkeit aufgezeigt, die FDM3D-Drucktechnologie für die Herstellung funktionaler technischer Produkte einzusetzen.

Es wurden Untersuchungen zur Festigkeit des im 3D-Druckverfahren gebildeten Modellmaterials durchgeführt und mit den Vorgaben der Verbrauchsmaterialhersteller verglichen.

Mit dem Ansatz der Härtung durch generatives Design und Topologieoptimierung konnten wir das Gewicht des Produkts deutlich reduzieren und gleichzeitig die erforderlichen mechanischen Eigenschaften unter den in der Kundenspezifikation geforderten Belastungsbedingungen beibehalten.

Alle berechneten Daten der Studie in der Praxis wurden bestätigt.

LISTE DER VERWENDETEN QUELLEN

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  2. Valetov V. A. Additive Technologien (Stand und Perspektiven). Lernprogramm. St. Petersburg: ITMO University, 2015 p.
  3. Shkuro A.E., Krivonogov P.S. 3D-Drucktechnologien und -materialien. Jekaterinburg: Ural. Zustand Forsttechnik. un-t. 2017 S.
  4. Sergejew A. N. 3D-Drucker in der Medizin - Anwendungsgebiet und Perspektiven für die Entwicklung des Druckens [Elektronische Ressource] // Populärwissenschaftliche Zeitschrift. 2017. April. URL: https: //www.sciencedebatecom/25d-printery-v-meditsine-oblast-primeneniya-i-perspektivy-razvitiya-pechati/#3 (Zugriffsdatum: 2)
  5. Kamonichkin D.T. 3D-Druck von chirurgischen Schablonen [Elektronische Ressource] // Website des Additive Manufacturing Center. 2018. 15. März. URL: https://studia3d.com/hirurgshablon/ (Zugriffsdatum: 30.04.2019)
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  8. Narisava I. Festigkeit von Polymermaterialien. M.: Chemie. 400 s.
  9. GOST 11262-2017 (ISO 527-2: 2012) Kunststoffe. Zugprüfverfahren
  10. Petrov V. M., Bespalchuk S. N., Yakovlev S. P. Über den Einfluss der Struktur auf die Festigkeit von Kunststoffprodukten, die durch das 3D-Druckverfahren hergestellt wurden // Bulletin der State University of Marine and River Fleet, benannt nach Admiral S.O. Makarow. 2017. N 4.S. 765-776.
  11. GOST R 57911-2017 Produkte, die durch die Methode der additiven technologischen Prozesse gewonnen werden. Begriffe und Definitionen
  12. GOST R 57558-2017 / ISO / ASTM 52900: 2015 Additive Fertigungsverfahren. Grundprinzipien. Teil 1. Begriffe und Definitionen

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