3D принтер за метал. Производство на метални изделия

Триизмерният печат се счита за най-сложното технологично постижение и важна посока на производството на добавки. Благодарение на триизмерните принтери, нови възможности се отварят във всички сектори на икономиката. Има мнение, че в бъдеще те могат дори да заместят традиционните производствени методи (коване, леене и т.н.). В тази статия ще разгледаме какво е 3D печат с метали и основните им технологии.

Какво е 3D принтер за метал

Това са специални машини, които правят възможно производството на метални предмети или нанасянето на покритие върху готовите продукти. Такъв принтер "расте" физически обект слой по слой. Тоест, първо на компютъра в дизайнерската система се създава виртуален модел в три измерения, разделен на цифрови слоеве. След като стартирате обекта в печат, главата на 3D принтера започва да изтласка течен метал или излейте праха върху печатната платформа, образувайки първия слой. Тогава машината прилага втора метална част и така нататък.

3D принтерът за метал ви позволява да създадете широка гама от продукти и благодарение на съвременната технология можете да се конкурирате с класическите методи за производство на метали.

Какво мога да отпечатвам с 3D принтер?

Този принтер е универсално изобретение, което може да се използва както от професионалисти, така и от обикновени ентусиасти. Металните принтери могат да се използват за производство на нестандартни обекти, механични части, бижута. Те също така позволяват създаването на метални продукти, които симулират ръчна изработка. И за това не са необходими допълнителни устройства и механизми.

Промишлен 3D принтер за метал може дори да отпечата ракетен двигател. В този случай той практически няма да се различава от продукта, произведен по традиционния метод. По този начин металният принтер дава възможност на съвременния човек да създава предмети.

Технологии за 3D печат за метал

Към днешна дата производството на метални изделия се осъществява чрез две технологии: лазерно и мастилено-струйно печатане. Те означават постепенно и точно наслояване на метала, в резултат на което трябва да се постигне желаната цифра. В същото време, инженерите са разработили няколко начина да растат.

Мастилено-струен 3D печат

Производството на метални изделия чрез мастилено-струен печат е един от най-старите начини за производство на добавки. Това позволява най-добрият начин да се използват металите като консумативи. Но тази технология е приложима само в случай на създаване на композитен модел. Фактът, че мастиленият 3D принтер ви позволява да отпечатвате предмети от всеки материал, който може да бъде преработен на прах. По време на отпечатването почвените суровини са обвързани с полимери. Поради тази технологична характеристика, готовите продукти не могат да се считат за напълно метални.

Освен това е възможно да се превърнат получените композитни модели в изцяло метални. За това се използва термично топене или изгаряне на полимери и синтероване на прахообразен метал. Такива метални изделия не са издръжливи, тъй като имат пореста структура. Добавянето на сила може да се дължи на импрегнирането на друг метал. Например, стоманен обект ще стане по-издръжлив, ако е импрегниран с бронз.

Този метод за създаване на продукти се използва главно в сувенирната и бижутерската промишленост.

Метод на ламиниране

3D печат чрез ламиниране предполага прилагане върху платформата тънки листове метал, образувани чрез лазерно или механично рязане, и тяхното залепване за получаване на триизмерен модел. Този метод ни позволява да използваме метално фолио като възможен материал. Ламинираните предмети нямат метална здравина, защото тяхната цялост се основава на залепването на залепени листове.

Предимството на тази технология е относителната евтиност и възможността за създаване на разнообразие от елементи, които са идентични с всички метални продукти. Най-честата печатна ламинация се използва за създаване на макети.

Слепване на слоя

Този метод на 3D отпечатване се основава на използването на материали от леки сплави. Екструдерите на принтера не могат да издържат на високи температури. Следователно е почти невъзможно да се създават предмети от чист метал и сплави. По този начин разработчиците на консумативи започнаха да произвеждат специални комбинирани суровини. Пример за такъв разтвор е материал, състоящ се от термопластичен и бронзов прах.

Метален принтер от този тип отпечатва елементи, които не могат да бъдат разграничени от изцяло метален продукт на външен вид. Но физическите свойства на такива обекти са много по-лоши. Ето защо, слой-по-слой fusing се използва изключително за създаване на макети, сувенири и интериорни елементи. Сега инженерите търсят индустрии, където е позволено да използват тази производствена технология. Така термопластичният материал с метален пълнеж може да се използва за отпечатване на електронни табла.

Селективно лазерно и директно синтероване

Селективното лазерно синтероване на метали ви позволява да работите не само с трайни материали, но и с термопластични материали. Тук създаването на триизмерни обекти става с помощта на лазерни инсталации чрез синтероване на метален прах. Доста често, за да се намали силата на лазерните емитери върху металния материал, се прилага по-ниско топилно покритие. В такива случаи, за да се увеличи здравината на готовите продукти, се изисква допълнително синтероване и импрегниране с метали.

Разнообразието на описания метод е директно лазерно синтероване на метали. Тази технология е насочена към работа с чист метален прах. За да реализирате тази цел, 3D принтерът има специални запечатани камери, пълни с инертен газ. Също така печатната машина използва загряването на консумативния материал до температурата, при която се топи, но все още не кипи. Това ви позволява да намалите времето за печат и да спестите енергия от лазерни инсталации.

Печатането чрез лазерно синтероване се извършва на слоеве. На работната платформа машината прилага тънък слой от нагрят прах, чиито частици са синтеровани заедно и с предишния слой. Лазерният лъч непрекъснато променя посоката си с помощта на огледална система.

Лазерното синтероване прави възможно създаването на сложни структури без допълнителни подпори. По този начин тази технология се използва за създаване на части с висока точност, които не изискват последваща машинна обработка, както и за производство на интегрални модели с ниво на сложност, което не може да се извърши с обикновена леене.

Лазерното синтероване позволява работа със стомана, никелови сплави, титан, благородни метали и др.

Селективно топене на метали с лазерен и електронен лъч

Въпреки че моделите, получени чрез лазерно синтероване на метал, са с високо качество, те имат ограничено приложение. Порестата структура на готовите предмети намалява тяхната здравина. Такива продукти са от малка полза за промишлени приложения, но са по-използвани за създаване на макети и прототипи. За производството на устойчиви и устойчиви на натоварване модели, инженерите превръщат технологията на директно лазерно синтероване в метод на лазерно топене. Тя се основава на силно термично обработване на металния прах, за да се получи хомогенен обект. Обектите, отпечатани по този начин, всъщност не се различават по механични и физически свойства от аналози, произведени по традиционни методи.

Успоредно с това се използва технологията на топене на електронен лъч. Тя ви позволява да създавате обекти със същата точност и резолюция, но има определени предимства. Така че, 3D принтер за метал от този тип вместо електромеханични огледални системи е оборудван с електронни оръдия. Това позволява машината да работи с относително висока скорост, което подобрява производителността без значителни усложнения в процеса. Тази технология е отлична алтернатива на традиционната индустриална продукция, където допълнително оборудване (фурни и леярски форми).

Принтерите за топене с лазерен и електронен лъч се използват основно за производството на части от реактивни двигатели и газови турбини, ортопедични протези.

Директна лазерна добавка

3D-принтер за метална директна лазерна конструкция, използвана за ремонт на готови продукти. Технологията на такава машина се основава на принципа на пръскане на частици от метален прах върху повредени части на обект и тяхното разтопяване с лазер. Този метод се характеризира с тясна специализация и се използва изключително за промишлени цели.

Печатащата глава на този тип принтер се движи на три равнини и се върти около вертикалната ос. Така че, тя работи под всякакъв ъгъл.

Подобни машини се използват за ремонт на сложни машини и големи продукти. Например, за ремонт на авиационни двигатели.

Цената на 3D принтера за метал

Днес пазарът предлага широка гама от машини, които позволяват създаването на триизмерни метални предмети. Тяхната цена зависи от марката и технологията за печат. Така че, индустриален 3D принтер за работа с метал, върху който може да се печата двигател, струва десетки хиляди щатски долари. По-достъпните машини могат да бъдат закупени много по-евтино, но качеството на продуктите ще бъде по-лошо. За да разрешат този проблем, инженерите разработват 3D принтер за метал, чиято цена ще бъде много по-ниска, когато е напълно работеща.