lavorazione cnc · 2021年11月7日 0

Poznaj cztery technologie druku 3D z metalu

Druk 3D z metalu jest uważany za zwieńczenie całego druku 3D. Jeśli chodzi o wytrzymałość i trwałość, nic nie może się równać z metalem.

Najwcześniejszym patentem na druk 3D metalu był DMLS (Direct Metal Laser Sintering), który został uzyskany przez niemiecki EOS w latach 1990. XX wieku. Od tego czasu druk 3D z metalu stopniowo rozwinął wiele rodzajów procesów drukowania. Obecnie każda metalowa drukarka 3D zazwyczaj wykorzystuje jeden z czterech następujących typów procesów: stapianie łoża proszkowego, wtrysk spoiwa, bezpośrednie osadzanie energii i wytłaczanie materiału.

Fuzja z metalowym łożem proszkowym

Typowe procesy:

 DMLS (bezpośrednie spiekanie laserowe metali), SLM (selektywne topienie laserowe) i EBM (topienie wiązką elektronów).

Opis: Części metalowe produkowane przy użyciu technologii topienia PBF mogą zmniejszyć naprężenia szczątkowe i wady wewnętrzne, dzięki czemu idealnie nadają się do wymagających zastosowań w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym.

Bezpośrednie spiekanie laserowe metali (DMLS): 

Może być używany do budowy obiektów z prawie każdego stopu metalu. Bezpośrednie spiekanie laserowe metalu rozprowadza bardzo cienką warstwę proszku metalowego na powierzchni przeznaczonej do druku. Laser powoli i równomiernie przesuwa się po powierzchni, aby spiekać ten proszek, a wewnętrzne cząstki metalu łączą się ze sobą, nawet jeśli nie są podgrzane do stanu całkowicie stopionego. Następnie nakładana jest dodatkowa warstwa proszku i spiekana w celu „drukowania” jednego przekroju przedmiotu na raz. Po wydrukowaniu obiekt powoli ostygnie, a nadmiar proszku można odzyskać z komory roboczej i poddać recyklingowi. Główną zaletą DMLS jest to, że wytwarzane przez nią przedmioty nie mają naprężeń szczątkowych i wad wewnętrznych, co jest niezwykle ważne w przypadku części metalowych poddanych dużym naprężeniom (takich jak części lotnicze lub samochodowe), ale główną wadą jest to, że jest bardzo drogi.

Selektywne topienie laserowe (SLM):

 Użyj lasera o dużej mocy, aby całkowicie stopić każdą warstwę proszku metalowego, a nie tylko spiekać, dzięki czemu wydrukowany obiekt jest bardzo gęsty i mocny. Obecnie proces ten można stosować tylko do niektórych metali, takich jak stal nierdzewna, stal narzędziowa, tytan, stopy kobaltowo-chromowe i aluminium. Wysoki gradient temperatury, który występuje w procesie produkcji SLM, może również powodować naprężenia i przemieszczenia w produkcie końcowym, co uszkodzi właściwości fizyczne.

Topienie wiązki elektronów (EBM): 

Jest bardzo podobny do selektywnego topienia laserowego i może generować gęste struktury metalowe. Różnica między tymi dwiema technologiami polega na tym, że EBM wykorzystuje wiązkę elektronów zamiast lasera do topienia proszku metalowego. Obecnie topienie wiązką elektronów może być stosowane tylko w przypadku ograniczonej liczby metali. Chociaż można również stosować stopy kobaltowo-chromowe, stopy tytanu są nadal głównym surowcem do tego procesu. Technologia ta jest wykorzystywana głównie do produkcji części dla przemysłu lotniczego.

Zalety techniczne: Niemal każdy kształt geometryczny może być wykonany z dużą precyzją. Stosowana jest szeroka gama metali, w tym najlżejszy stop tytanu i najsilniejszy superstop niklu, które są trudne do obróbki tradycyjnymi technikami produkcyjnymi. Właściwości mechaniczne mogą być porównywalne z metalami kutymi i mogą być obrabiane, powlekane i traktowane jak tradycyjne części metalowe.

Wady techniczne:

 wysokie koszty materiałowe, mechaniczne i eksploatacyjne. Części muszą być połączone z platformą roboczą za pomocą konstrukcji wsporczej (aby zapobiec wypaczeniu), która generuje odpady i wymaga ręcznego przetwarzania końcowego i usuwania. Rozmiar kompilacji jest ograniczony, a obsługa proszków metali jest niebezpieczna i wymaga ścisłej kontroli procesu.

Rozpryskiwanie spoiwa metalowego

Powszechnie stosowane procesy: MJF (multi jet fusion), NPJ (strumień nanocząstek)

Opis: 

Technologia ta wykorzystuje druk atramentowy do selektywnego upuszczania spoiwa na płaskie łoże proszku. Obszar, na który trafiają kropelki, ulegnie zestaleniu, a reszta proszku pozostanie sypka. Wykonuj powyższe kroki warstwa po warstwie, aż do wygenerowania całego obiektu. Proces ten może być stosowany do obróbki metali, piasku, ceramiki i innych materiałów. Ponieważ maszyna do natryskiwania kleju do metalu działa w temperaturze pokojowej, nie ma wypaczeń i nie jest wymagane żadne wsparcie. Dlatego maszyna do natryskiwania spoiwa może być znacznie większa niż maszyna do stapiania łoża proszkowego i może układać przedmioty w stos, w pełni wykorzystywać całe pomieszczenie do budowy i jest popularnym wyborem do produkcji małoseryjnej i produkcji na żądanie.

Zalety techniczne:

 Możliwe jest drukowanie dużych nakładów, części nie muszą być połączone z platformą roboczą, dzięki czemu można je zagnieżdżać, aby wykorzystać całą dostępną objętość roboczą. Istnieje kilka ograniczeń dotyczących geometrii i zwykle nie jest potrzebne żadne wsparcie. Nie ma wypaczeń, dzięki czemu można wykonać większe części. Szybkość drukowania jest bardzo szybka, a koszt jest niższy niż w przypadku drukowania stopionego metalu w złożu proszkowym.

Wady techniczne:

 części po wydrukowaniu muszą przejść przez czasochłonne procesy odtłuszczania i spiekania w piecu, a koszt maszyn i materiałów jest wysoki. Porowatość jest wyższa niż w przypadku stopienia w złożu proszkowym, więc właściwości mechaniczne nie są tak dobre, a materiałów do wyboru jest mniej.

Bezpośrednie osadzanie energii

Typowe procesy: 

DED (bezpośrednie osadzanie metalu), WAAM (wytwarzanie addytywne do łuku), LMD (laserowe osadzanie materiału)

Opis: Ta metoda ściska metal, niezależnie od tego, czy jest to proszek metalowy, czy metalowy drut, a następnie natychmiast otrzymuje uderzenie o wysokiej energii (topienie można osiągnąć za pomocą łuku plazmowego, lasera lub wiązki elektronów). Energia topi metal, a roztopiona kałuża natychmiast opada w przestrzeń 3D, a pozycja jest obsługiwana przez mechaniczne ramię. Jest bardzo podobny do spawania, więc jednym z głównych zastosowań jest naprawa istniejących części metalowych i zwiększenie funkcjonalności części.

Zalety techniczne: 

Drut metalowy jest najbardziej przystępną cenowo formą metalowego materiału do drukowania 3D, a niektóre maszyny mogą nawet używać dwóch różnych proszków metali do tworzenia stopów i gradientów materiałów. Ruch 5-osiowy i 6-osiowy umożliwia tworzenie modeli bez użycia materiałów podporowych. Możesz naprawiać uszkodzone części metalowe i dodawać nowe komponenty. Objętość kompilacji jest duża, materiał jest efektywnie wykorzystywany, gęstość części jest wysoka, wydajność mechaniczna jest dobra, a prędkość drukowania jest duża.

Niedociągnięcia techniczne: 

jakość powierzchni części jest słaba, zwykle wymaga obróbki skrawaniem i wykańczania, a drobne detale są trudne lub niemożliwe do osiągnięcia. Koszty mechaniczne i eksploatacyjne są wysokie.

Poznaj cztery technologie druku 3D z metalu

Wytłaczanie materiałów metalowych

Wspólny proces:

 FDM (modelowanie topionego osadzania)/FFF (produkcja bezpieczników)

Opis: Technologia ta została stworzona specjalnie, aby umożliwić tani druk 3D w metalu, z którego mogą korzystać małe i średnie przedsiębiorstwa. Studia projektowe, warsztaty mechaniczne i mali producenci używają wytłaczarek do materiałów metalowych do iteracyjnego projektowania, tworzenia armatura dzięki armaturai kompletna produkcja małoseryjna. Najnowszym osiągnięciem w tej dziedzinie jest drut metalowy, który może być używany w większości stacjonarnych drukarek 3D FDM, dzięki czemu drukowanie 3D w metalu jest dostępne dla prawie każdego. Zasada działania wytłaczania metalu:

Włókna polimerowe lub druty impregnowane drobnymi cząstkami metalu są drukowane w 3D warstwa po warstwie zgodnie z zaprojektowanym kształtem.

Oczyść wydrukowane części 3D i usuń trochę kleju.

Części są umieszczane w piecu do spiekania, a cząstki metalu są przetapiane w lity metal.

Zalety techniczne:

 niedrogie, proste i bezpieczne w obsłudze.

Niedociągnięcia techniczne: 

Części muszą przejść przez ten sam proces usuwania lepiszcza i spiekania, co części natryskiwane spoiwem. Potrzebne są większe ograniczenia geometrii i podparcia, aby zapobiec wypaczeniu, a części mają wysoką porowatość, która nie może osiągnąć takich samych właściwości mechanicznych jak kute metale. Części nie są tak gęste, jak przy użyciu PBF lub DED, a skurcz w piecu nie jest dokładny.

Inny proces drukowania 3D z metalu

Drukowanie Joule: Drukowanie Joule Digital Alloys wygląda bardzo podobnie do DED, ale drut jest topiony przez prąd elektryczny, zamiast być ogrzewany przez łuk elektryczny lub wiązkę światła. Dzięki temu drukowanie jest szybsze, a udowodniono, że na godzinę można wydrukować do 2 kilogramów tytanu.

Produkcja dodatków do płynnych metali (produkcja dodatków do płynnych metali): 

Vader Systems stworzył technologię wytwarzania przyrostowego ciekłego metalu, która osadza kropelki ciekłego metalu w temperaturze 1200°C w sposób podobny do drukarki atramentowej.

Osadzanie elektrochemiczne (osadzanie elektrochemiczne): 

Nanoskalowa metalowa drukarka 3D CERES firmy Exaddon może wykorzystywać osadzanie elektrochemiczne do tworzenia metalowych obiektów mniejszych niż szerokość ludzkiego włosa.

Druk metalu DLP: 

ADMATEC i Prodways zapewniają druk DLP na metalu. Podobnie jak w przypadku wytłaczania materiałów metalowych, gdzie proszek metalu miesza się z żywicą fotopolimerową, drukowane części 3D muszą przejść ten sam proces odtłuszczania i spiekania, podobnie jak metoda wytłaczania materiałów metalowych.

Drukowanie na zimno na zimno: 

Cold Spray Metal Printing był pierwotnie używany przez NASA do budowy metalowych obiektów w kosmosie. Główną cechą jest szybki (6 kg aluminium lub miedzi na godzinę), wadą jest to, że nie jest tak dokładny. Liderami w tej technologii są australijskie firmy Titomic i SPEE3D.

Konsolidacja ultradźwiękowa (UAM): 

Użyj dźwięku, aby połączyć ze sobą cienkie warstwy folii metalowej i przetwórz nadmiar każdej warstwy przed sklejeniem następnej warstwy folii, więc jest to połączenie wytwarzania addytywnego i subtraktywnego . Seria drukarek 3D SonicLayer firmy Fabrisonic wykorzystuje tę technologię.

Laserowe kształtowanie siatki (LENS): 

to metoda laserowa, która wymaga bardzo kontrolowanego środowiska. Proces ten wymaga szczelnej komory, a argon jest zwykle używany do usuwania tlenu, aby utrzymać jak najniższy poziom utlenienia. Zakres mocy laserów LENS wynosi od 500W do 4kW. Może być stosowany do obróbki tytanu, stali nierdzewnej i Inconelu. Chociaż utrzymanie komory beztlenowej jest trudne, LENS zapewnia użytkownikom lepszą dokładność i kontrolę.

Electron Beam Free Form Manufacturing (EBF3): pierwotnie opracowana przez NASA, jest to metoda stosowana głównie w przemyśle lotniczym. Ta metoda umożliwia tworzenie złożonych kształtów geometrycznych bez marnowania jakichkolwiek materiałów, a także umożliwia tworzenie lekkich kształtów w celu zmniejszenia zużycia paliwa.

Link do tego artykułu: Poznaj cztery technologie druku 3D z metalu

Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/,thanks!


Poznaj cztery technologie druku 3D z metaluPTJ® zapewnia pełen zakres niestandardowej precyzji obróbka cnc Chiny usługi.Certyfikat ISO 9001:2015 i AS-9100. Szybka precyzja w 3, 4 i 5 osiach Obróbka CNC usługi w tym frezowanie, metalowa blacha zgodnie ze specyfikacją klienta, możliwość obróbki części metalowych i plastikowych z tolerancją +/- 0.005 mm. Usługi dodatkowe obejmują szlifowanie CNC i konwencjonalne, cięcie laserowe,wiercenie,odlewanie, blacha i cechowanie.Zapewnienie prototypów, pełnych serii produkcyjnych, wsparcia technicznego i pełnej kontroli.Służy motoryzacyjnyAerospace, forma i oprawa, oświetlenie led,medyczny,rower i konsument elektronika branże. Dostawa na czas.Opowiedz nam trochę o budżecie Twojego projektu i przewidywanym czasie realizacji. Opracujemy z tobą strategię, aby zapewnić najbardziej opłacalne usługi, które pomogą ci osiągnąć swój cel, zapraszamy do kontaktu z nami ( [email protected] ) bezpośrednio do nowego projektu.