Введение в металлическую 3D-печать: Как это работает?

3D-печать по металлу
3D-печать по металлу
Ресурс: https://drivingtechnology.news

С постоянно растущей популярностью технологии 3D-печати неудивительно, что появился и процесс 3D-печати по металлу. Металлическая 3D-печать имеет ряд преимуществ перед традиционными методами производства, включая уменьшение отходов материалов, сокращение сроков изготовления и возможность создания очень сложных деталей. Но как это работает?

Для начала мы определим, что такое 3D-печать, чтобы вы могли лучше понять технологию, а затем погрузимся в мир 3D-печати металлов.

В чем смысл 3D-печати?

Под 3D-печатью понимается процесс, в котором созданные на компьютере проекты превращаются в физические объекты путем последовательного наложения слоев материала. Технология 3D-печати получила широкое распространение в последнее время благодаря появлению доступных 3D-принтеров.

3D-печать работает на основе цифрового файла. Этот файл содержит всю необходимую информацию, которая нужна 3D-принтеру для создания нужного объекта.

Файл поступает в компьютер, который управляет соплом или головкой 3D-принтера, создавая объект слой за слоем снизу вверх. В качестве материала может использоваться что угодно - от пластика и металла до продуктов питания.

3D-печать по металлу

Начнем с того, что такое технология 3d-печати металлом? Металлическая 3D-печать, проще говоря, - это аддитивное производство Процесс создания металлических деталей с помощью металлического порошка (или пасты) и инструкций из цифрового файла.

Процесс заключается в послойном наращивании желаемого объекта снизу вверх с использованием мелкодисперсного порошка металла и связующего вещества или порошка металла и лазера.

История трехмерной печати металлами берет свое начало в 1980-х годах, когда был разработан процесс под названием селективное лазерное плавление (SLM).

Сегодня существует несколько видов 3D-печати металлом, и каждый из них имеет свои преимущества. Прежде чем мы рассмотрим различные виды металлической 3D-печати, давайте сначала разберемся, как она работает.

Постпечатная обработка при 3D-печати металлов
Постпечатная обработка при 3D-печати металлов
Ресурс: https://www.metalworkingworldmagazine.com

Как работает 3D-печать на металле

Процесс использования металла для 3D-печати, как и любой другой вид 3D-печати, включает в себя несколько этапов. Ниже описаны все этапы - от начального до последнего.

  • Сначала с помощью программного обеспечения для автоматизированного проектирования (CAD) создается цифровой файл объекта, подлежащего печати. Затем этот файл обрабатывается программой для нарезки, которая разбивает объект на тонкие слои.
  • После того как файл нарезан, он готов к отправке на 3D-принтер. Затем 3D-принтер послойно формирует объект с помощью мелкодисперсного металлического порошка и связующего вещества или лазера.
  • Связующее вещество соединяет частицы порошка до того, как объект нагревается, чтобы частицы сплавились.
  • Лазер используется для сваривания частиц металлического порошка вместе, чтобы они образовали твердый объект. Затем связующее вещество удаляется, оставляя после себя готовый металлический объект, напечатанный методом 3D-печати.
  • Последняя часть - этап постобработки. В металлической 3D-печати постобработка включает в себя обработка поверхности методы улучшения прочности, долговечности и эстетики 3D-печатных металлических объектов.
3D-печатный металлический продукт
3D-печатный металлический продукт
Ресурс: https://www.youtube.com/watch?v=8YwlenA4bdg

Виды металлической 3D-печати

Как мы уже упоминали выше, существует множество различных технологий 3D-печати металла. Наиболее распространенными являются порошковое напыление металла (PBF), прямое осаждение металла (DMD), струйное нанесение связующего и экструзия металла. Давайте по очереди рассмотрим каждый из этих видов технологий 3D-печати металлов.

1. Металлическая порошковая кровать

Металлическая 3D-печать с порошковым напылением - наиболее распространенный тип металлической 3D-печати. Она осуществляется путем нанесения тонких слоев металлического порошка на платформу для построения и последующего их сплавления с помощью лазера или электронный луч для сплавления частиц порошка.

Эта технология трехмерной печати по металлу лучше всего подходит для изготовления деталей малого и среднего размера со сложной геометрией. Она позволяет получать детали с высокими механическими свойствами и точностью и отлично подходит для таких областей применения, как аэрокосмическая и медицинская промышленность.

Разновидностями процесса PBF являются методы селективного лазерного плавления (SLM), прямого лазерного спекания металлов (DMLS) и электронно-лучевого плавления (EBM).

2. Прямое осаждение металла

Прямое осаждение металла (DMD) - это способ 3D-печати с использованием металла, при котором материал наносится на созданную платформу слой за слоем с помощью процесса экструзии. Затем для нагрева и расплавления металла используется лазер, дуга или плазменная горелка. Также может использоваться электронный луч.

Преимущество прямого осаждения металла в том, что оно очень доступно, быстро и подходит для изготовления большого количества деталей. Однако детали, изготовленные этим методом, обычно требуют механической обработки для улучшения качества поверхности.

3. Струйная обработка вяжущего

При струйном нанесении связующего вещества тонкие слои металлического порошка наносятся на платформу, а затем с помощью струйной системы на порошок наносится связующее вещество. Связующее вещество удерживает частицы порошка вместе и создает твердый объект.

Сформированный объект нагревается, чтобы удалить связующее вещество и сплавить металлический порошок, после чего выполняется необходимая отделка. Этот метод металлической 3D-печати лучше всего подходит для крупногабаритных объектов и объектов со сложной геометрией. Он также доступен и быстр.

4. Экструзия металла

Многие малые предприятия используют этот тип металлической 3D-печати по следующим причинам: это доступный метод металлической 3D-печати, простой в настройке и в целом удобный для использования. Металлические экструзионные 3D-принтеры также легко доступны.

Экструзионная 3D-печать металлами осуществляется с помощью полимерные нити пропитанные металлическим порошком. Нити расплавляются и выдавливаются через сопло на платформу для сборки, где они соединяются для создания конечного объекта.

После завершения процесса объект промывается для удаления полимера, а затем спекается в печи, чтобы металлический порошок сплавился и образовал твердый объект.

Экструзия металла не является одной из лучших технологий 3D-печати для сложных деталей. В основном она подходит для небольших объектов с простой геометрией. Основным преимуществом этого метода является его доступность. Однако качество получаемых объектов обычно не такое высокое, как при использовании других методов.

Одно из многочисленных применений 3D-печати металлов
Одно из многочисленных применений 3D-печати металлов
Ресурс: https://news.softpedia.com

Применение 3D-печати на металле

Детали и объекты, изготовленные с помощью металлической 3D-печати, используются в самых разных отраслях. В основном они находят применение в аэрокосмической, автомобильной, медицинской и многих других отраслях, как для изготовления функциональных деталей, так и для создания прототипов.

  • В аэрокосмическая промышленностьМеталлические 3D-печатные детали имеют такие преимущества, как малый вес и возможность создания деталей сложной геометрии.
  • В автомобильной промышленности металлические 3D-печатные детали используются для создания прототипов и малосерийного производства деталей по индивидуальным заказам.
  • Например, компания может использовать 3D-печать по металлу для производства небольшой партии деталей двигателя для новой модели автомобиля.
  • В медицинская промышленностьМеталлические 3D-печатные детали и устройства используются с большим успехом. Металлическая 3D-печать дает возможность создавать индивидуальные изделия, идеально соответствующие потребностям.

Благодаря 3D-печати металла быстрое создание прототипов стало проще и быстрее во многих отраслях промышленности, а также дешевле. И это в дополнение к деталям, которые вы действительно можете использовать.

Сложная лазерная 3D-печать по металлу стоит дороже
Сложная лазерная 3D-печать по металлу стоит дороже
Ресурс:

Сколько стоит 3D-печать металла?

Стоимость металлической 3D-печати зависит от ряда факторов. К ним относятся тип используемого принтера, тип металла, размер и сложность печатаемого объекта, а также объем необходимой постобработки.

При этом печать на металле, как правило, обходится недешево. Это связано с использованием металлического материала, особенно в виде порошка, и необходимостью последующей обработки, такой как спекание.

Помимо стоимости материалов для металлической 3D-печати, сам принтер может быть очень дорогим. Например, промышленный станок для нанесения связующего может стоить до $150 000.

Тем не менее, сегодня существует множество поставщиков услуг, которые предлагают услуги 3D-печати по металлу. Это отличный вариант для предприятий, которые не хотят вкладывать деньги в собственное оборудование.

Заключение

Металлическая 3D-печать - отличный вариант для предприятий, которым необходимо быстро и недорого изготовить металлические детали, предпочтительно прототипы. Прежде чем решить, подходит ли металлическая 3D-печать для вашего бизнеса, важно учесть тип объектов, которые вам нужно изготовить, требования к качеству и стоимость.

Оглавление
Последние сообщения
Свяжитесь с нами
ru_RURussian