Термины технологий 3D-печати и 3D-сканирования

А

Аддитивное производство – процесс создания трехмерного объекта из 3D-модели путем добавления материалов, обычно по одному слою за раз. 3D-печать — это технология аддитивного производства.

AБС (ABS) – Акрилонитрил-бутадиен-стирол – термопласт, более прочный, чем PLA. ABS может выдерживать более высокие температуры. Материал сжимается при охлаждении и требует нагретой печатной поверхности и, в идеале, закрытой рабочей камеры.

АСА (ASA) – Акрилонитрил-стирол-акрил – пластик для 3D-печати со свойствами, аналогичными ABS. ASA известен своей высокой ударопрочностью, более высокой термостойкостью и повышенной сложностью печати. Он обычно используется на открытом воздухе вместо ABS-пластика из-за его превосходной устойчивости к ультрафиолетовому излучению и суровым погодным условиям.

Б

Быстрое прототипирование – это общий термин, используемый для процесса быстрого создания прототипов и моделей. Быстрое прототипирование — это метод, а 3D-печать — одна из технологий, которые можно использовать для этого метода.

В

Выборочная лазерная плавка (SLM) – Selective Laser Melting – процесс аддитивного производства, в котором используется мощный лазерный луч для создания трехмерных металлических деталей путем сплавления мелких металлических порошков.

Выборочное лазерное спекание (SLS) – Selective Laser Sintering – метод аддитивного производства (AM), в котором лазер используется в качестве источника энергии для спекания порошкообразного материала (обычно металла), лазер автоматически наводится на точки в пространстве, определяемые 3D-моделью, связывая материал вместе для создания прочной структуры.

И

Интерполяция точек в 3D-сканировании – добавление одной или нескольких расчетных точек между двумя реально отсканированными точками. Эти новые виртуальные точки получаются из соседних точек на лазерной линии. По сравнению со сканом без интерполяции и с таким же разрешением детали кажутся более размытыми на скане с интерполированными точками. Тем не менее, этот процесс улучшает результаты сканеров, оснащенных камерами с низким разрешением.

К

Координатно-измерительная машина (КИМ) –  устройство для измерения физических геометрических характеристик объекта. Измерения определяются датчиком, прикрепленным к третьей подвижной оси этой машины. Зонды могут быть, среди прочего, механическими, оптическими, лазерными или белого света.

Л

Лазерная стереолитография (SLA) – Stereolithography Apparatrus – запатентованная 3D Systems технология 3D-печати, используемая для производства моделей, прототипов, шаблонов и производственных деталей послойно путем отверждения фотореактивной смолы с помощью лазера.

Лазерная триангуляция – процесс, в ходе которого запускается лазер и вычисляется отклонение луча, что определяет форму и топологию объекта.

Лазерное спекание (LMF) – Laser Metal Fusion – технология аддитивного производства, основанная на выборочном плавлении лазером тонкого слоя металла в порошке. Изделия формируются на рабочей платформе слой за слоем.

Лазерное плавление (LM) – процесс, при котором тонкий слой металлического порошка выборочно плавится с помощью лазера. Детали наращиваются слой за слоем в порошковом слое.

Лазерный импульс – технология 3D-сканирования, которая излучает лазер и вычисляет время пролета (ToF) для определения расстояния от образцов поверхности.

Лазерные импульсные 3D-сканеры – лазерные импульсные сканеры, также известные как времяпролетные сканеры, основаны на очень простой концепции: скорость света точно известна. Таким образом, если известно время, за которое лазер достигает объекта и отражается от датчика, известно и расстояние от датчика до объекта. В этих системах используется схема с точностью до пикосекунд для измерения времени, необходимого миллионам импульсов лазера для возврата к датчику, и расчета расстояния. Вращая лазер и датчик (обычно через зеркало), сканер может сканировать на 360 градусов вокруг себя.

Лазерный фазовый сдвиг – аналогичен лазерной импульсной технологии. В дополнение к пульсации лазера система также модулирует мощность лазерного луча, а сканер сравнивает фазу исходящего лазера и фазы, возвращающейся к датчику.

Лазерные системы с фазовым сдвигом – сканеры, использующиеся в технологии времяпролетного 3D-сканирования, и концептуально они работают аналогично импульсным системам. В дополнение к пульсации лазера, эти системы также модулируют мощность лазерного луча, а сканер сравнивает фазу лазера, отправленного и возвращенного к датчику. Измерение фазового сдвига, как правило, более точное и бесшумное, но не такое гибкое для сканирования на большие расстояния, как импульсные 3D-сканеры. 3D-сканеры на основе лазерных импульсов могут сканировать объекты на расстоянии до 1000 м, в то время как сканеры с фазовым сдвигом лучше подходят для сканирования объектов на расстоянии до 300 м или меньше.

Лазерные 3D-сканеры со структурированным светом – используют синий или белый светодиодный проекционный свет. Эти 3D-сканеры проецируют световой узор, состоящий из полос, блоков или других фигур, на объект. 3D-сканер имеет один или несколько датчиков, которые смотрят на края этих узоров или структурных форм, чтобы определить трехмерную форму объектов.

Ламинирование – этот метод заключается в изготовлении материала в несколько слоев, чтобы композитный материал достиг улучшенной прочности, стабильности, звукоизоляции, внешнего вида или других свойств за счет использования различных материалов. Лист материала укладывается, склеивается и разрезается слой за слоем, чтобы построить объект.

Ламинирование с селективным напылением (SDL) – технология 3D-печати, при которой 3D-принтер выборочно наносит клейкий материал для соединения листов бумаги вместе. Капли клея наносятся с высокой плотностью на область, которая станет деталью, а клей гораздо меньшей плотности наносится каплями на окружающую область, служащую опорой.

Листовое ламинирование (SL) – процесс аддитивного производства, при котором листы материала соединяются в объект.

М

Моделирование послойным наплавлением (FDM) – Fused Deposition Modeling – товарный знак Stratasys. FDM — это технология аддитивного производства, при которой модель или деталь изготавливаются путем экструзии небольших сплющенных нитей расплавленного материала для формирования слоев по мере того, как материал затвердевает сразу после экструзии из сопла.

Многоструйная 3D-печать (MJP) – MultiJet Printing – запатентованная технология печати от 3D Systems , в которой используется термопластический материал, нанесенный слоями на платформу.

Мультиструйная плавка (MJF) – Multi Jet Fusion – технология HP, которая начинается с укладки тонкого слоя материала в рабочей зоне. Затем каретка с термальным струйным принтером HP проходит слева направо, печатая химические вещества по всей рабочей зоне. Послойный и энергетический процессы совмещены в непрерывном проходе второй каретки сверху вниз. Процесс продолжается слой за слоем, пока не будет сформирована полная деталь.

Н

Наплавление с выравниванием слоя летучим резцом (DOD) – Drop-On-Demand – метод, разработанный Solidscape  (теперь бренд Stratasys ), при котором от 6000 до 12000 капель воскоподобного материала наносятся на рабочий стол для создания 3D-моделей.

Непрерывная цифровая светодиодная проекция (CDLP) – Continuous DLP – непрерывная 3D-печать — это метод DLP-печати, при котором рабочий стол постоянно перемещается в направлении Z, что позволяет свету отверждать светочувствительные полимеры без перерыва для производства конечной детали.

О

Облако точек – это трехмерная визуализация, состоящая из тысяч или даже миллионов точек с географической привязкой. Облака точек предоставляют данные с высоким разрешением без искажений, иногда присутствующих в трехмерных сеточных моделях, и обычно используются в стандартном программном обеспечении.

Обратный инжиниринг (обратная разработка, обратное проектирование, реверс-инжиниринг, reverse engineering) – метод создания цифровой модели на основе готового объекта с воспроизведением его формы, размеров, структуры и алгоритма работы. Проектирование по готовому образцу с воспроизведением недокументированного изделия. Как правило, начинается с 3D-сканирования и преобразования облака точек в CAD-модель.

Отжиг 3D распечатков –  это процесс, который улучшает физические и химические свойства материала, подвергая его воздействию тепла в контролируемых условиях. Хотя этот метод более известен в металлургии, его также можно применять к широкому спектру термопластов. В 3D-печати отжиг может улучшить характеристики готовых отпечатков, сделанных из PLA, ABS, нейлона и множества других распространенных филаментных материалов.

П

Печать объектов методом ламинирования (LOM) – Laminated Object Manufacturing – разработанная компанией Cubic Technologies (ранее Helisys) технология быстрого прототипирования. Заключается в послойном склеивании листового материала (бумага с адгезионным покрытием, пластик, фольга) с формированием контура каждого слоя с помощью лазерной резки. Свое устройство, работающее с пластиком, Cubic Technologies уже сняла с производства, но недавно похожую машину, работающую с цветной бумагой предложила компания Mcor.

ПК-АБС (PC-ABS) – Поликарбонат-акрилонитрил-бутадиен-стирол – термопласт, обладающий лучшими характеристиками двух термопластов FDM: прочностью и термостойкостью ПК и гибкостью АБС.

Плавка путём создания формы лазером (LENS) – Laser Engineered Net Shape – метод аддитивного производства, при котором продукт создается слой за слоем путем непрерывной подачи металлического порошка или металлической проволоки, вплавленной в лазерный луч. Лазер создает на платформе печати плавильную ванну, в которую сопло принтера выбрасывает порошковый материал. В плавильной ванне материал затвердевает, образуя слой.

Пластиковая струйная печать (PJP) – технология 3D-печати, использующая тепло и давление для экструдирования непрерывного шарика материала. Термопласты — единственный материал, используемый в 3D-печати PJP.

Поверхность сборки — поверхность, на которой создается печатный объект. Часто различные типы рабочих поверхностей помещаются на платформу принтера или прикрепляются к ней для улучшения адгезии.

Поддержка (поддерживающая структура) – материал с низкой плотностью, который используется в 3D-пеачати для поддержки любых выступающих или подрезанных секций, присутствующих в модели. Низкая плотность материала позволяет легко удалить его из готовой модели после обработки.

Подложка — слой или слои экструдированного термопластика, который используется для стабилизации печатного объекта. Подложка помогает объекту прилипать к печатной платформе.

Полиамид –  прочный и гибкий термопласт, способный выдерживать небольшие удары и сопротивляться некоторому давлению при изгибе. Поверхность имеет песчаный, зернистый вид и слегка пористую структуру.

Полилактид (PLA) – Polylactic acid, Полимолочная кислота – биоразлагаемый пластик растительного происхождения. Является самым популярным  доступным материалом для 3D-печати FDM.

Полипропилен (PP, polypropylene) – полукристаллический материал, принадлежащий к семейству полиолефинов, также известных как полиалкены. Широко используется в индустрии литья пластмасс под давлением. Эластичный и прочный материал для FDM печати с отличными физическими и механическими характеристиками. Физиологически инертный, который может вступать в контакт с пищевыми продуктами.

Полистирол ударопрочный (HIPS) – это инженерный термопласт с хорошей размерной стабильностью, хорошей ударопрочностью, отличной обрабатываемостью и хорошими эстетическими качествами. Он сочетает в себе твердость полистирола с эластичностью резины для получения ударопрочного термопластика, который является жестким и прочным, но не хрупким. В 3D-печати HIPS является отличным растворимым вспомогательным материалом. HIPS растворяется в лимонене, легкодоступном растворителе, получаемом из кожуры лимонов.

Порошковое наплавление SAF – Selective Absorbction Fusion – технология 3D-печати, лежащая в основе новой производственной платформы серии H от Stratasys. SAF — это одна из категорий процессов 3D-печати с порошковым покрытием, в которой используется жидкость, поглощающая инфракрасное излучение, для плавления полимерного порошка. Эта жидкость точно помещается слой за слоем, чтобы создать форму детали. Когда чувствительная к инфракрасному излучению жидкость подвергается воздействию ламп термозакрепления принтера, она нагревается до более высокой температуры, чем окружающий материал, который «выборочно» сплавляет порошкообразные частицы вместе, но оставляет соседний материал нерасплавленным.

Прямое лазерное спекание металлов (DMLS) –Direct Metal Laser Sintering – технология аддитивного производства из металлов, в которой источником энергии выступает оптоволоконный лазер. Ориентируясь на трехмерную модель в формате STL, он спекает порошковый материал в нужных точках, формируя цельную структуру. Разработана немецкой компанией EOS. Сходная технология, предложенная компанией Concept Laser, носит запатентованное название LaserCUSING.

ПЭТ/ПЭТГ (PET/PETG) – Polyethylene terephthalate glycol, Полиэтилентерефталат-гликоль –  термопласт с превосходной износостойкостью, низким коэффициентом трения, высоким модулем изгиба и превосходной размерной стабильностью. PETG прозрачен и имеет температуру печати около 220C-235C. Он не имеет запаха при печати и дает конечный результат с изумительной отделкой. Кроме того, PETG — отличный материал для печати, поскольку он очень мало усаживается при охлаждении, поэтому объекты, напечатанные с использованием PETG, практически не деформируются.

Р

Разрешение 3D-печати — показатель качества печати. Горизонтальное разрешение относится к движениям печатающей головки по осям x и y. Чем меньше движения, тем выше уровень детализации печати, которую производит принтер. Вертикальное разрешение относится к перемещениям печатающей головки по оси z. Чем меньше эти движения, тем ровнее будет готовая поверхность печатного объекта. См. также Высота слоя.

Распыление материала – процесс, при котором материал и клей наносятся на платформу слой за слоем для создания объекта.

Растворимые материалы — любой термопластичный печатный материал, который растворяется или растворяется при погружении в другое вещество. PVA и HIPS являются популярными растворимыми материалами для печати.

Разрешение 3D-сканирования – это наименьшее расстояние между двумя точками на лазерной линии. Разрешение, указанное для сканера, всегда измеряется в верхней части поля зрения, — это лучшее теоретическое значение. При реальном сканировании это значение практически никогда не достигается. Разрешение сканера зависит от разрешения его камеры, если нет интерполяции точек. Разрешение сканера напрямую влияет на плотность захваченных данных (облака точек) и, следовательно, на детализацию воспроизводимой детали.

С

САПР (CAD) – Computer-Aided Design – это использование компьютерного программного обеспечения для создания цифрового дизайна в двух- или трехмерном формате, который затем можно использовать для печати физического объекта.

Селективное лазерное плавление (SLM) – Selective Laser Melting –  процесс аддитивного производства, в котором используется мощный лазерный луч для создания трехмерных металлических деталей путем сплавления мелких металлических порошков.

Селективное лазерное спекание (SLS) – Selective Laser Sintering  – метод аддитивного производства (AM), в котором лазер используется в качестве источника энергии для спекания порошкообразного материала (обычно металла), лазер автоматически наводится на точки в пространстве, определяемые 3D-моделью, связывая материал вместе для создания прочной структуры.

Стереолитография (SLA) – Stereolithography – запатентованная 3D Systems технология 3D-печати,  используемая для производства моделей, прототипов, шаблонов и производственных деталей послойно путем отверждения фотореактивной смолы с помощью лазера.

Струйная 3D печать (MJ) – Material jetting – технология 3D-печати,  которая начинается с укладки тонкого слоя материала в рабочей зоне. Затем каретка с термальным струйным принтером проходит слева направо, печатая химические вещества по всей рабочей зоне. Послойный и энергетический процессы совмещены в непрерывном проходе второй каретки сверху вниз. Процесс продолжается слой за слоем, пока не будет сформирована полная деталь.

Струйная 3D печать наночастицами (NPJ) – Nano particle jetting – тип струйной печати, при котором наночастицы металла неправильной формы (стохастические) в жидкой суспензии наносятся на поверхность сборки. Капли создают сверхтонкий слой, что позволяет этой технологии обеспечивать мельчайшие детали, гладкие поверхности и высокую точность.

Струйная печать связующим веществом (BJ) – Binder Jetting – экономичный и энергосберегающий метод 3D-печати, который позволяет изготавливать детали из порошкового материала. В этом аддитивном производственном процессе используютс те же методы распределения порошка, что и в селективном лазерном спекании (SLS). Однако, в отличие от SLS, для склеивания деталей вместо лазера используется жидкое связующее. После формирования детали необходимо либо отверждать (если они пластиковые), либо спекать (если они металлические).

Структурированный свет (белый или синий) –  технология 3D-сканирования, которая излучает структурированный свет (обычно сетку или «кресты») и вычисляет деформацию сетки при попадании на поверхность, определяя тем самым форму и топологию объекта.

Т

Твердотельная модель (в САПР) – Solid model – полное и однозначное описание трехмерной формы, включая ее объем и массу. Она содержит информацию о внешних формах изделия, его конструкции и устройстве, может включать характеристики материала.

Термопластичный эластомер (TPE) – гибкий термопластичный материал, который на ощупь и действует как гибкая резина.

Термопластичный полиуретан (ТПУ) – материал для 3D-печати со многими свойствами, включая эластичность, прозрачность и устойчивость к маслам, жирам и истиранию.

Термопластический полиэфиримид (PEI, ULTEM) –  термопласт, который обеспечивает выдающуюся повышенную термостойкость, высокую прочность и жесткость, а также широкую химическую стойкость.

Ф

Фотограмметрия – технология 3D-сканирования, которая использует несколько фотографий объекта для его реконструкции в 3D. Эта технология теперь часто доступна в сочетании со структурированным светом или лазерной триангуляцией для получения текстур (цветов) объекта или для облегчения выравнивания сканирования.

Фотополимер – материал, используемый в 3D-печати, который затвердевает под воздействием определенных типов света. Фотополимеры используются в цифровой обработке света (DLP) и стереолитографии (SLA).

Фотополимеризация процесс 3D-печати, при котором жидкая смола фотополимеризуется источником света для создания слоев твердого материала.

Фотоотверждение – технология 3D-печати, при которой фотореактивная смола отверждается с помощью УФ-лазера или другого аналогичного источника энергии.

Фотополимеризация в ванне (VA) – метод аддитивного производства, при котором жидкий фотополимер выборочно отверждается под воздействием УФ-излучения.

Ц

Цифровая светодиодная проекция (DLP) – Direct Light Processing – технология 3D-печати, сходная со стереолитографией (SLA). Единственное отличие в том, что за отверждение фотополимерных смол отвечает не лазер, а безопасный источник света — проектор. Принтеры с технологией DLP проецируют изображение целого слоя до затвердевания полимерной смолы. Затем наносится новый слой материала, и проецируется изображение следующего слоя.

Э

Электронно-лучевая плавка (EBM) – Electron Beam Melting – тип аддитивного производства металлических деталей, первоначально запатентованный и разработанный Arcam. Он очень похож на SLM, но в качестве источника энергии EBM использует электронный луч, а не лазер.

Экструдер – компонент 3D-принтера, отвечающий за плавку полимерного материала и стабильную его подачу (для печати объемных изделий).

Экструзия – самый распространенный и простой метод 3D-печати. Он подходит для домашнего использования и может быть развернут практически в любой среде. Экструзия использует пластиковую нить в качестве материала для 3D-печати. Нить нагревается и плавится прямо перед тем, как выталкивается из сопла 3D-принтера.