3D spausdintuvas metalui. Metalo gaminių gamyba

3D spausdinimas laikomas sudėtingiausiu technologiniu pasiekimu ir svarbia adityvios gamybos kryptimi. Dėl trijų matmenų spausdintuvų visose ekonomikos srityse atsiveria naujos galimybės. Yra nuomonė, kad ateityje jie netgi gali pakeisti tradicinius gamybos būdus (kalimo, liejimo ir kt.). Šiame straipsnyje mes svarstysime, kas yra 3D spausdinimas su metalais ir pagrindinėmis technologijomis.

Kas yra 3D metalo spausdintuvas

Tai specialios mašinos, kurios leidžia jums pagaminti metalinius daiktus arba dengti gatavų gaminių dangą. Toks spausdintuvas "išaugina" fizinį objekto sluoksnį sluoksniu. Tai yra pirmasis virtualus modelis trijose dimensijose, padalytas į skaitmeninius sluoksnius, sukurtas kompiuterio projektavimo sistemoje. Pradėjus spausdinti objektą, 3D spausdintuvo galva pradeda išspausti skysčio metalą arba į spausdinimo platformą įpilti miltelius, sudarant pirmąjį sluoksnį. Tada mašina naudoja antrą metalo dalį ir pan.

Metalo 3D spausdintuvas leidžia kurti platų gaminių asortimentą ir dėl šiuolaikinių technologijų gali konkuruoti su klasikiniais metalo gamybos metodais.

Ką galima spausdinti naudojant 3D spausdintuvą?

Šis spausdintuvas yra universalus išradimas, kurį gali naudoti tiek profesionalai, tiek paprasti entuziastai. Metaliniai spausdintuvai gali būti naudojami gaminant nestandartinius daiktus, mechanines detales, papuošalus. Jie taip pat leidžia kurti metalo gaminius, imituojančius rutulinį kalimą. Ir dėl to nereikia papildomų įrenginių ir mechanizmų.

Pramoninis 3D metalo spausdintuvas gali net spausdinti raketų variklį. Šiuo atveju jis praktiškai nesiskirtų nuo tradicinio metodo pagaminto produkto. Taigi, metalinis spausdintuvas leidžia šiuolaikiniam asmeniui kurti bet kokius daiktus.

3D metalo spausdinimo technologijos

Iki šiol metalo gaminių gamyba vykdoma dviem technologijomis: lazerine ir rašaline spausdinti. Tai reiškia laipsnišką ir tikslią metalo sluoksnį, dėl kurio turėtų būti gautas numatytas skaičius. Tuo pačiu metu inžinieriai sukūrė kelis būdus augti.

Inkjet 3D spausdinimas

Metalo gaminių gamyba rašaliniu spausdinimu yra vienas iš seniausių priedų gamybos būdų. Tai leidžia geriausiai naudoti metalus kaip vartojimo reikmenis. Tačiau ši technologija taikoma tik sudėtinio modelio sukūrimo atveju. Svarbu tai, kad "3D" spausdintuvo "Jet" spausdintuvas leidžia spausdinti objektus iš bet kokios medžiagos, kurią galima paversti milteliais. Spausdinimo metu žemės žaliavos rišamos polimerais. Dėl šios technologinės savybės galutiniai produktai negali būti laikomi visiškai metalu.

Be to, galima gauti sudėtinius modelius paversti visomis metalinėmis. Tam naudojamas terminis metalų lydymasis arba deginimas ir miltelių metalo sukepinimas. Tokie metalo gaminiai nėra patvarūs, nes jie turi poringą struktūrą. Papildomas stiprumas gali būti dėl kito metalo impregnavimo. Pavyzdžiui, plieno objektas taps ilgesnis, jei jis bus įmirkytas bronzos.

Šis produktų kūrimo būdas daugiausia naudojamas suvenyrų ir juvelyrinių dirbinių pramonėje.

Laminavimo metodas

3D spausdinimas laminavimu - tai plonų metalo lakštų, susidariusių lazeriu arba mechaniniu pjovimu į platformą, ir jų klijavimo, siekiant gauti erdvinį modelį, taikymas. Šis metodas leidžia mums naudoti net metalinę foliją kaip patvarią medžiagą. Laminuoti daiktai neturi metalinio stiprumo, nes jų vientisumas grindžiamas klijuotų lakštų sujungimu.

Šios technologijos privalumas yra santykinis pigmentas ir galimybė kurti įvairius elementus, identiškus visais metalais. Dažniausias spausdinimo laminavimas naudojamas maketams kurti.

Sluoksnio sulydymas

Šis 3D spausdinimo metodas pagrįstas lengvųjų lydinių medžiagų naudojimu. Spausdintuve esantys ekstruderiai negali atlaikyti aukštų temperatūrų. Todėl beveik neįmanoma kurti objektų iš gryno metalo ir lydinių. Taigi, vartojimo reikmenų kūrėjai pradėjo gaminti specialias sudėtines žaliavines medžiagas. Tokio tirpalo pavyzdys yra medžiaga, sudaryta iš termoplastinių ir bronzinių miltelių.

Šio tipo metalinis spausdintuvas spausdina daiktus, kurių negalima atskirti nuo visų metalo gaminių išvaizda. Bet tokių objektų fizinės savybės yra daug blogesnės. Todėl sluoksnio sluoksnio sujungimas naudojamas tik maketams, suvenyrams ir interjero daiktams kurti. Dabar inžinieriai ieško pramonės šakų, kuriose leidžiama naudoti šią gamybos technologiją. Taigi, termoplastiką su metaliniu užpildu galima naudoti spausdinant elektronines plokštes.

Selektyvus lazeris ir tiesioginis sukepinimas

Selektyvus metalų sukepinimas lazeriu leidžia dirbti ne tik su patvaria medžiaga, bet ir su termoplastika. Čia, trijų matmenų objektų kūrimas atsiranda naudojant lazerinius įrenginius, sukepinus metalinius miltelius. Gana dažnai, norint sumažinti lazerio spinduliuotės galią metalinėje medžiagoje, naudojama kuo mažiau lydymosi danga. Tokiais atvejais, siekiant padidinti gatavų gaminių stiprumą, būtina papildomai sukepinti ir impregnuoti su metalais.

Apibūdintasis metodas yra tiesioginis metalų metalų sukepinimas lazeriu. Ši technologija yra orientuota į darbą su grynais metaliniais milteliais. Norėdami realizuoti šį tikslą, 3D spausdintuvas turi specialias uždaras kameras, pripildytas inertinių dujų. Be to, spausdinimo paspaudimas naudoja patvarios medžiagos šildymą iki temperatūros, kurioje jis tirpsta, bet dar nevirsta. Tai leidžia sumažinti spausdinimo laiką ir sutaupyti lazerinių įrenginių galingumo.

Spausdinimas lazeriu sukepinant vyksta sluoksniuose. Darbinėje platformoje mašina naudoja ploną šildomų miltelių sluoksnį, kurio dalelės yra sukepintos kartu su ankstesniu sluoksniu. Lazerio spindulys nuolat keičia savo kryptį, naudojant veidrodinę sistemą.

Lazerio sukepinimas leidžia sukurti sudėtingas struktūras be papildomų atramų. Taigi ši technologija naudojama kuriant aukšto tikslumo dalis, kurios nereikalauja tolesnio apdirbimo, taip pat gaminti sudėtingus modelius, kurių negalima atlikti įprastiniu būdu.

Lazerinis sukepinimas leidžia jums dirbti su plienu, nikelio lydiniais, titanu, tauriaisiais metalais ir tt

Selektyvus lazeris ir elektronų pluošto lydymas iš metalų

Nors modeliai, gauti lazeriu metalo sukepinimu, yra aukštos kokybės, jie yra riboti. Nuosena gatavų objektų struktūra sumažina jų stiprumą. Tokie gaminiai yra mažai naudojami pramonėje, tačiau yra labiau naudojami maketams ir prototipams kurti. Norint pagaminti patvarius ir sunkiai atsparius modelius, inžinieriai perskaičiavo tiesioginio lazerio sukepinimo technologijas į lazerio lydymo metodą. Jis pagrįstas stipriu metalo miltelių terminiu apdorojimu, siekiant gauti vienarūšį objektą. Tokiu būdu atspausdinti daiktai iš analogų, pagamintų tradiciniais metodais, iš esmės nesiskiria nuo mechaninių ir fizinių savybių.

Tuo pačiu metu taikoma elektronų pluošto lydymo technologija. Tai leidžia kurti objektus tokiu pat tikslumu ir rezoliucija, tačiau turi tam tikrų privalumų. Taigi, šio tipo metalo 3D spausdintuvas vietoje elektromechaninių veidrodžių sistemų turi elektroninius šautuvus. Tai leidžia mašinai veikti gana dideliu greičiu, kuris pagerina našumą be reikšmingų procesų komplikacijų. Ši technologija yra puiki alternatyva tradicinei pramonės gamybai, kurioje naudojama papildoma įranga (krosnys ir liejimo formos).

Lazerio ir elektronų pluošto lydymo spausdintuvai dažniausiai naudojami reaktyvinių variklių ir dujų turbinų, ortopedinių protezų dalių gamybai.

Tiesioginė lazerio priedų konstrukcija

3D spausdintuvas, skirtas metalinei tiesioginei lazerinei konstrukcijai, naudojamai galutiniams produktams taisyti. Tokios mašinos technologija yra pagrįsta purškimo metalo miltelių dalelių į pažeistas daiktų objektas ir lydymosi juos lazeriu principu. Šis metodas apibūdinamas siaura specializacija ir naudojamas tik pramoniniams tikslams.

Šio tipo spausdintuvo spausdinimo galvutė juda trijose plokštumose ir sukasi aplink vertikalią ašį. Taigi, jis veikia bet kokiu kampu.

Panašios mašinos yra naudojamos komplikuotoms mašinoms ir didelės apimties gaminiams taisyti. Pavyzdžiui, remontuoti orlaivių variklius.

3D spausdintuvo kaina metalui

Šiandien rinkoje siūlomos įvairios mašinos, leidžiančios kurti trimačius metalinius objektus. Jų kaina priklauso nuo prekės ženklo ir spausdinimo technologijos. Taigi, pramoninis 3D spausdintuvas, skirtas dirbti su metalu ir kuriame galima spausdinti variklį, kainuoja dešimtys tūkstančių JAV dolerių. Daugiau prieinamų mašinų galima įsigyti daug pigiau, tačiau produktų kokybė bus blogesnė. Norėdami išspręsti šią problemą, inžinieriai kuria 3D metalo spausdintuvą, kurio kaina bus daug mažesnė, kai bus visiškai veikianti.