Figure 4

Figure 4 — это серийная установка для лазерной стереолитографии (SLA), представленная компанией 3D Systems в 2014 году. Она предназначена для аддитивного производства пластиковых деталей с высокой скоростью и точностью, позиционируясь как решение для мелкосерийного и серийного производства, а не только для прототипирования. Название «Figure 4» отражает заявленную производителем способность печатать деталь «четыре раза быстрее» по сравнению с традиционными SLA-принтерами того времени.

История

Разработка Figure 4 велась в рамках стратегии 3D Systems по переходу от нишевого прототипирования к промышленному производству. Первый прототип был продемонстрирован на выставке RAPID 2014, где компания показала печать детали сложной геометрии за 15 минут. В 2015 году начались поставки первых коммерческих образцов, а в 2016 году была представлена модернизированная версия Figure 4 Standalone с улучшенной системой рециркуляции смолы.

В 2018 году 3D Systems анонсировала платформу Figure 4 Production, включающую несколько модульных установок, объединённых в автоматизированную линию. К 2020 году система была интегрирована в производственные цепочки ряда компаний в автомобильной, аэрокосмической и медицинской отраслях. В 2023 году вышла версия Figure 4 Tough с расширенным набором материалов, включая высокопрочные и термостойкие полимеры.

Устройство и принцип работы

Технология печати

Figure 4 использует технологию стереолитографии (SLA), основанную на послойном отверждении жидкой фотополимерной смолы под действием ультрафиолетового (УФ) лазера. В отличие от классических SLA-принтеров, где лазер сканирует слой по точкам, Figure 4 применяет проекционную систему Digital Light Processing (DLP) с цифровым микрозеркальным устройством (DMD). Это позволяет отверждать целый слой одновременно, что значительно ускоряет процесс.

Основные компоненты

Источник УФ-излучения: светодиодный проектор с длиной волны 385 нм или 405 нм, в зависимости от модификации.
Ванна со смолой: герметичный резервуар с системой подогрева (до 40 °C) и автоматической подачей материала.
Строительная платформа: подвижная платформа, на которой формируется деталь; перемещается по оси Z с шагом 10–100 мкм.
Система рециркуляции: насос и фильтры, обеспечивающие равномерное распределение смолы и удаление пузырьков воздуха.
Контроллер: встроенный компьютер с программным обеспечением 3D Sprint для управления процессом.

Процесс печати

Подготовка: цифровая 3D-модель разбивается на слои толщиной 10–100 мкм. Файл загружается в принтер.
Печать: строительная платформа опускается в ванну со смолой. Проектор засвечивает слой, отверждая его. Платформа поднимается, и процесс повторяется.
Постобработка: деталь извлекается, промывается изопропиловым спиртом для удаления остатков смолы и подвергается финальному отверждению в УФ-камере (пост-отверждение).

Классификация и модификации

3D Systems выпускает несколько версий Figure 4, различающихся производительностью и областью применения:

Figure 4 Standalone — одиночная установка для лабораторий и мелкосерийного производства. Область построения: 124 × 70 × 196 мм. Скорость печати: до 100 мм/ч по оси Z.
Figure 4 Production — модульная система, объединяющая до 10 принтеров в единую линию с автоматической подачей смолы и извлечением деталей. Предназначена для серийного выпуска (до 100 000 деталей в год).
Figure 4 Tough — версия с усиленной конструкцией и поддержкой высокопрочных материалов (например, Figure 4 Tough 1500 с прочностью на разрыв до 1500 МПа).
Figure 4 Flex — модификация для печати эластичными материалами (твёрдость по Шору A 40–90).

Материалы

Для Figure 4 доступна широкая линейка фотополимерных смол, разработанных 3D Systems. Основные категории:

Стандартные: Figure 4 Standard (прозрачные, белые, серые) — для прототипирования.
Инженерные: Figure 4 Tough (ударопрочные), Figure 4 High Temp (термостойкие до 200 °C), Figure 4 Rigid (жёсткие, с модулем упругости до 8 ГПа).
Медицинские: Figure 4 MED-AMB (биосовместимые, сертифицированные по ISO 10993) — для хирургических направляющих и имплантатов.
Специальные: Figure 4 Castable (выжигаемые для литья по выплавляемым моделям), Figure 4 Elastic (эластомеры).

Применение

Figure 4 используется в отраслях, где требуется быстрое изготовление функциональных деталей с высокими механическими свойствами:

Автомобильная промышленность: производство прототипов кузовных панелей, воздуховодов, крепёжных элементов. Например, компания Ford применяла Figure 4 для печати деталей интерьера за 24 часа вместо 2 недель при литье.
Аэрокосмическая отрасль: изготовление лёгких и термостойких компонентов (кронштейны, кожухи) для испытательных стендов. Компания Airbus использовала Figure 4 для печати деталей системы вентиляции.
Медицина: создание хирургических шаблонов, ортопедических моделей и индивидуальных имплантатов. В 2022 году российская компания «Медицинские технологии» (организация, зарегистрированная в РФ) внедрила Figure 4 для печати стоматологических коронок.
Потребительские товары: мелкосерийное производство корпусов электроники, игрушек, сувениров.

Преимущества и недостатки

Преимущества

Высокая скорость: печать детали высотой 10 см занимает около 30 минут (для сравнения, традиционный SLA-принтер — 2–3 часа).
Точность: разрешение по оси XY до 50 мкм, толщина слоя от 10 мкм.
Модульность: возможность масштабирования за счёт объединения нескольких принтеров.
Широкий выбор материалов: более 20 типов смол с различными свойствами.

Недостатки

Высокая стоимость: цена базовой установки Figure 4 Standalone составляет около 2,5 млн рублей (на 2024 год), а модульная система Production — от 10 млн рублей.
Ограниченный размер деталей: максимальная область построения 124 × 70 × 196 мм не позволяет печатать крупные изделия.
Требования к постобработке: необходимость промывки и финального отверждения увеличивает время цикла.
Чувствительность к материалам: некоторые смолы требуют строгого контроля температуры и влажности.

Критика

Основные замечания к Figure 4 связаны с её стоимостью и ограниченной областью применения. Критики отмечают, что для мелкосерийного производства часто более экономически выгодно использовать традиционное литьё под давлением, особенно при тиражах свыше 10 000 деталей. Кроме того, система требует квалифицированного обслуживания, а расходные материалы (смолы) дороги — около 15 000 рублей за литр. Некоторые пользователи указывают на недостаточную надёжность механизма рециркуляции смолы, приводящую к засорам фильтров.

Интересные факты

Название «Figure 4» происходит от внутреннего кодового обозначения проекта, в котором инженеры 3D Systems стремились достичь четырёхкратного ускорения печати по сравнению с предыдущими моделями.
В 2017 году Figure 4 использовалась для печати деталей гоночного болида команды «Формула-1» Williams Racing, что позволило сократить время изготовления аэродинамических элементов с 3 недель до 2 дней.
В 2020 году на базе Figure 4 была создана первая в России автоматизированная линия для печати медицинских масок в условиях пандемии COVID-19 (проект реализован компанией «Аддитивные технологии» в Москве).

Источники

3D Systems. Figure 4 Technical Specifications (2014–2024).
Wohlers Report 2023: 3D Printing and Additive Manufacturing State of the Industry.
Ford Motor Company. Case Study: Rapid Prototyping with Figure 4 (2019).
Airbus. Additive Manufacturing for Aerospace Components (2021).
Журнал «Аддитивные технологии» № 4 (2022): «Опыт внедрения Figure 4 в России».

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →