Применение керметов при обработке сталиОдним из перспективных вариантов развития лазерной стереолитографии является изготовление так называемых квазиполых моделей. В основе этого метода лежит формирование твердотельной поверхности детали и внутренних ребер жесткости для минимизации отношения веса полимера к объему модели. Это способствует сокращению расхода дорогостоящего жидкого полимера, снижению продолжительности выращивания модели и образованию минимального зольного остатка при выжигании пластиковой модели для литья.

Установлено, что прямое получение детали или их моделей указанными методами обеспечивает получение шероховатости поверхности по параметрам Ra, Rz, приближающимся к аналогичным параметрам при чистовом фрезеровании и шлифовании. Отмечается, например, что при исходном состоянии шероховатости поверхности (образующейся рассматриваемым методом) Ra = 4 мкм и Rz = 21 мкм после доводки ее возможно достижение шероховатости Ra = 0,64 мкм и Rz=4,2 мкм. Нанесение износостойких покрытий способствует существенному повышению стойкости модели. Учитывая, что многие детали, изготавливаемые рассматриваемым методом, имеют сложную форму, для отделки их поверхностей наиболее эффективны методы безразмерной обработки (в среде свободного абразива — Ас; ППД, химическим травлением и др.).

В настоящее время получили развитие два направления, отличающиеся способом инициирования полимеризации: 1) применение сфокусированных пучков лазера; 2) использование широкоаппертурных пучков.

Метод стереолитографии наиболее эффективен при изготовлении деталей сложной формы, например, в сфере аэрокосмической и авиационной техники.

Наряду со стереолитографией (SL) разработаны другие генеративные методы изготовления трехмерных моделей (изделий): селективное лазерное спекание (SLS), метод изготовления слоистых (листовых) объектов (LOM), метод изготовления моделей с использованием баллистических частиц (ВРМ), метод изготовления изделий на основе отвердения многофазной струи (MJS), по принципу трехкоординатной глубокой печати (TDP), метод температурной полимеризации (LTP), метод многоструйного моделирования (MJM).
Уместно отметить, что перечисленные методы изготовления изделий по производительности формообразования относятся к наивысшим классам — V и VI, соответственно единовременно-непрерывным (Е-Н) и единовременным (Е-Е). Перечисленные методы изготовления моделей и деталей различаются по технологическим возможностям, по виду применяемых материалов и их состоянию (фотополимеры, термопласты, воск, металл, керамика — в твердом, жидком, парообразном состоянии). Общими признаками для них являются следующие:
1) все прототипы моделей и деталей изготавливаются непосредственно на основе данных моделирования;
2) все изделия изготавливаются послойно;
3) изделие или его прототип образуется наращиванием слоев, а не их отделением;
4) изготовление, как правило, не требует оснастки;
5) возможно изготовление изделий практически любой формы;
6) значительное сокращение затрат времени.

Важным условием развития перечисленных генеративных методов являются новые достижения в материаловедении, достижения такого уровня свойств материалов (например, воск, бумага, фольга и др.), которые приближаются к функциональным свойствам изделия. Например, при изготовлении изделия методом LOM все более широкое применение находят комбинированные материалы на основе керамики, фольги, усиленные стекловолокнами, повышающие термостойкость и прочностные характеристики фотополимерных материалов. Получены весьма мелкие фракции порошков различных термореагирующих материалов, в том числе керамических, применяемых при изготовлении изделий методом SLS. Зерна ионов хрома, никеля, стали покрывают термопластом (полимерная фаза), который при спекании газифицируется и удаляется, а в образовавшуюся пористую структуру вводится по капиллярам бронза. В результате образуется металлическое изделие с плотной структурой. При использовании более мощного лазера и высокодисперстных порошков возможно спекание непосредственно порошков (без связующего) и получение конечного продукта, не требующего обработки.

Как отмечалось ранее, следующим направлением развития МО является существенное повышение эффективности процесса за счет применения сверхскоростных режимов обработки (сверхскоростное точение, фрезерование). Это стало возможным в результате создания новых инструментальных материалов и конструкций инструментов, а также оборудования высокой точности и жесткости, с высокими скоростями вращения шпинделя и виброустойчивостью.