Drukarka 3D do metalu. Produkcja wyrobów metalowych

Drukowanie 3D jest uważane za najbardziej złożone technologicznieosiągnięcia i ważny kierunek produkcji dodatków. Dzięki drukarkom trójwymiarowym otwierają się nowe możliwości we wszystkich sektorach gospodarki. Istnieje opinia, że ​​w przyszłości mogą one nawet zastąpić tradycyjne metody produkcji (kucia, odlewania itp.). W tym artykule zastanowimy się, czym jest druk 3D z metalami i jego głównymi technologiami.

Co to jest drukarka 3D do metalu

Są to specjalne maszyny, które pozwalająwytwarzać metalowe przedmioty lub nakładać powłokę na gotowe produkty. Taka drukarka "powiększa" fizyczny obiekt warstwa po warstwie. Oznacza to, że najpierw na komputerze w systemie projektowania tworzony jest wirtualny model w trzech wymiarach, podzielony na warstwy cyfrowe. Po rozpoczęciu drukowania obiektu głowica drukarki 3D zaczyna wyciskać ciekły metal lub wlewać proszek na platformę drukowania, tworząc pierwszą warstwę. Następnie maszyna nakłada drugą porcję metalu i tak dalej.

Drukarka 3D do metalu pozwala na tworzenie szerokiej gamy produktów, a dzięki nowoczesnej technologii może konkurować z klasycznymi metodami produkcji metalu.

Co mogę wydrukować za pomocą drukarki 3D?

Ta drukarka jest uniwersalnym wynalazkiem,z którego mogą korzystać zarówno profesjonaliści, jak i zwykli entuzjaści. Drukarki metalowe mogą być używane do produkcji niestandardowych przedmiotów, części mechanicznych, biżuterii. Pozwalają również na tworzenie wyrobów metalowych symulujących kucie ręczne. A do tego dodatkowe urządzenia i mechanizmy nie są potrzebne.

Przemysłowa drukarka 3D do puszek metalowychnawet silnik rakietowy. W tym przypadku nie będzie praktycznie różnił się od produktu wytwarzanego tradycyjną metodą. W ten sposób drukarka metalowa umożliwia współczesnym osobom tworzenie dowolnych obiektów.

Technologie druku 3D dla metalu

Do tej pory produkcja wyrobów zmetal realizowany jest za pomocą dwóch technologii: druku laserowego i atramentowego. Chodzi o stopniowe i dokładne nakładanie warstw metalu, w wyniku czego należy uzyskać zamierzoną wartość. W tym samym czasie inżynierowie opracowali kilka sposobów na rozwój.

Drukowanie atramentowe 3D

Produkcja wyrobów metalowych z drukowaniem atramentowymjest jednym z najstarszych sposobów produkcji dodatków. Pozwala to na najlepszy sposób wykorzystania metali jako materiałów eksploatacyjnych. Ale ta technologia ma zastosowanie tylko w przypadku tworzenia modelu złożonego. Fakt, że drukarka 3D do drukarek atramentowych umożliwia drukowanie obiektów z dowolnego materiału, który można przetworzyć na proszek. Podczas drukowania surowce gruntowe są związane polimerami. Ze względu na tę technologiczną cechę, gotowych produktów nie można uznać za całkowicie metalowe.

Ponadto możliwa jest konwersjauzyskał modele kompozytowe w metalu. W tym celu stosuje się wytapianie termiczne lub spalanie polimerów i spiekanie sproszkowanego metalu. Takie produkty metalowe nie są trwałe, ponieważ mają porowatą strukturę. Zwiększenie wytrzymałości może wynikać z impregnacji innego metalu. Na przykład obiekt stalowy stanie się bardziej trwały, jeśli zostanie zaimpregnowany brązem.

Ta metoda tworzenia produktów używana jest głównie w przemyśle pamiątkarskim i jubilerskim.

Metoda laminowania

Drukowanie 3D za pomocą środków do laminowaniarysowanie na platformie cienkich blach metalowych, formowanych za pomocą cięcia laserowego lub mechanicznego, oraz ich klejenie w celu uzyskania trójwymiarowego modelu. Ta metoda pozwala nam używać nawet folii metalowej jako materiału zużywalnego. Laminowane przedmioty nie mają wytrzymałości metalu, ponieważ ich integralność opiera się na klejeniu połączonych arkuszy.

Zaletą tej technologii jestwzględna taniość i możliwość tworzenia różnorodnych przedmiotów, które są identyczne z produktami całkowicie metalowymi. Najczęstsze laminowanie drukowania służy do tworzenia makiet.

Łączenie warstw

Ta metoda drukowania 3D opiera się na użyciumateriały ze stopów lekkich. Wytłaczarki dostępne w drukarce nie są w stanie wytrzymać wysokich temperatur. Dlatego prawie niemożliwe jest tworzenie obiektów z czystego metalu i stopów. W ten sposób twórcy materiałów eksploatacyjnych zaczęli wytwarzać specjalne surowce kompozytowe. Przykładem takiego rozwiązania jest materiał składający się z proszku termoplastycznego i brązowego.

Metalowa drukarka tego typu drukuje przedmioty,którego wyglądu nie można odróżnić od całkowicie metalowego produktu. Ale fizyczne właściwości takich obiektów są znacznie gorsze. Dlatego fusingowanie warstwa po warstwie służy wyłącznie do tworzenia makiet, pamiątek i przedmiotów wyposażenia wnętrz. Teraz inżynierowie szukają branż, w których dozwolone jest stosowanie tej technologii produkcji. Tak więc do drukowania kart elektronicznych można użyć termoplastu z metalowym wypełniaczem.

Laser selektywny i bezpośrednie spiekanie

Umożliwia selektywne spiekanie laserowe metalipracują nie tylko z wytrzymałym materiałem, ale również z termoplastem. Tutaj tworzenie obiektów trójwymiarowych odbywa się za pomocą instalacji laserowych poprzez spiekanie metalowego proszku. Dość często, aby zmniejszyć moc emiterów laserowych na materiale metalicznym, stosuje się powłokę o mniejszej temperaturze topnienia. W takich przypadkach, aby zwiększyć wytrzymałość gotowych produktów, wymagane jest dodatkowe spiekanie i impregnacja metalami.

Odmiana opisanej metody jest bezpośredniaspiekanie laserowe metali. Technologia ta koncentruje się na pracy z proszkiem czystego metalu. Aby zrealizować ten cel, w drukarce 3D znajdują się specjalne szczelne komory wypełnione gazem obojętnym. Ponadto maszyna drukarska wykorzystuje ogrzewanie materiału eksploatacyjnego do temperatury, w której topi się, ale jeszcze nie gotuje się. Pozwala to skrócić czas drukowania i zaoszczędzić na mocy instalacji laserowych.

Występuje spiekanie laserowewarstwy. Na platformie roboczej maszyna nakłada cienką warstwę rozgrzanego proszku, którego cząstki spieka się razem z poprzednią warstwą. Promień lasera nieustannie zmienia kierunek za pomocą systemu luster.

Spiekanie laserowe umożliwia tworzenieZłożone projekty bez dodatkowych podpór. Tak więc, ta technologia jest używana do tworzenia precyzyjnych części, które nie wymagają późniejszej obróbki, a także do wytwarzania integralnych modeli o poziomie złożoności, których nie można wykonać przy konwencjonalnym odlewaniu.

Spiekanie laserowe umożliwia pracę ze stalą, stopami niklu, tytanem, metalami szlachetnymi itp.

Selektywne topienie metali za pomocą lasera i wiązki elektronów

Chociaż modele uzyskane przez spiekanie laserowemetalowe, mają wysoką jakość, mają ograniczone zastosowanie. Porowata struktura gotowych obiektów zmniejsza ich wytrzymałość. Takie produkty są mało przydatne w zastosowaniach przemysłowych, ale są bardziej wykorzystywane do tworzenia makiet i prototypów. Do produkcji wytrzymałych i odpornych na obciążenia modeli inżynierowie przekształcili technologię bezpośredniego spiekania laserowego w metodę topienia laserowego. Opiera się na silnej obróbce cieplnej proszku metalowego w celu uzyskania jednorodnego obiektu. Obiekty drukowane w ten sposób w rzeczywistości nie różnią się właściwościami mechanicznymi i fizycznymi od analogów wytwarzanych tradycyjnymi metodami.

Równolegle z tą technologią jest stosowanatopienie wiązką elektronów. Pozwala tworzyć obiekty z taką samą dokładnością i rozdzielczością, ale ma pewne zalety. Tak więc, drukarka 3D do metalu tego typu zamiast elektromechanicznych systemów lusterek jest wyposażona w broń elektroniczną. Dzięki temu maszyna może pracować ze stosunkowo dużymi prędkościami, co poprawia wydajność bez znaczących komplikacji procesowych. Technologia ta jest doskonałą alternatywą dla tradycyjnej produkcji przemysłowej, w której stosuje się dodatkowe wyposażenie (piece i formy).

Drukarki do topienia wiązki laserowej i elektronowej są głównie wykorzystywane do produkcji części silników odrzutowych i turbin gazowych, protez ortopedycznych.

Bezpośrednia konstrukcja dodatku laserowego

Drukarka 3D do laserowego bezpośredniego metalukonstrukcja używana do naprawy gotowych produktów. Technologia takiej maszyny opiera się na zasadzie rozpylania cząstek proszku metalowego na uszkodzone części obiektu i topienia ich za pomocą lasera. Ta metoda charakteryzuje się wąską specjalizacją i jest używana wyłącznie do celów przemysłowych.

Głowica drukująca tego typu drukarki porusza się w trzech płaszczyznach i obraca się wokół pionowej osi. Działa to pod każdym kątem.

Podobne maszyny są używane do napraw złożonych maszyn i dużych produktów. Na przykład, aby naprawić silniki lotnicze.

Koszt drukarki 3D do metalu

Dziś rynek ma duży asortymentmaszyny, pozwalające na tworzenie trójwymiarowych obiektów metalowych. Ich koszt zależy od marki i technologii drukowania. Tak więc, przemysłowa drukarka 3D do obróbki metalu, na której można drukować silnik, kosztuje dziesiątki tysięcy dolarów. Bardziej tanie maszyny można kupić znacznie taniej, ale jakość produktów będzie gorsza. Aby rozwiązać ten problem, inżynierowie opracowują drukarkę 3D do metalu, której cena będzie znacznie niższa, gdy w pełni sprawna.