3Д штампање метала

Недавно смо направили демонстрацију метала3Д штампање, и завршили смо то веома успешно, па шта је метал3Д штампањеКоје су његове предности и мане?

3Д штампање метала је технологија адитивне производње која гради тродимензионалне објекте додавањем металних материјала слој по слој. Ево детаљног увода у 3Д штампање метала:

Технички принцип
Селективно ласерско синтеровање (SLS): Употреба високоенергетских ласерских зрака за селективно топљење и синтеровање металних прахова, загревајући прашкасти материјал на температуру мало испод његове тачке топљења, тако да се формирају металуршке везе између честица праха, чиме се објекат гради слој по слој. У процесу штампања, једнолики слој металног праха се прво поставља на платформу за штампање, а затим ласерски зрак скенира прах према облику попречног пресека објекта, тако да се скенирани прах топи и стврдњава заједно. Након завршетка слоја штампања, платформа се спушта одређену удаљеност, а затим се наноси нови слој праха, понављајући горе наведени поступак док се цео објекат не одштампа.
Селективно ласерско топљење (SLM): Слично SLS-у, али са већом енергијом ласера, метални прах се може потпуно отопити да би се формирала гушћа структура, може се постићи већа густина и боља механичка својства, а чврстоћа и тачност штампаних металних делова су веће, блиске или чак и превазилазе делове произведене традиционалним производним процесом. Погодно је за производњу делова у ваздухопловству, медицинској опреми и другим областима које захтевају високу прецизност и перформансе.
Топљење електронским снопом (EBM): Употреба електронских снопова као извора енергије за топљење металног праха. Електронски сноп има карактеристике високе густине енергије и велике брзине скенирања, што може брзо отопити метални прах и побољшати ефикасност штампања. Штампање у вакуумском окружењу може избећи реакцију металних материјала са кисеоником током процеса штампања, што је погодно за штампање легура титанијума, легура на бази никла и других металних материјала осетљивих на садржај кисеоника, који се често користе у ваздухопловству, медицинској опреми и другим врхунским областима.
Екструзија металних материјала (ME): Метода производње заснована на екструзији материјала, помоћу екструзионе главе за екструдирање металног материјала у облику свиле или пасте, уз истовремено загревање и сушење, како би се постигло обликовање слој по слој. У поређењу са технологијом ласерског топљења, инвестициони трошкови су нижи, флексибилнији и практичнији, посебно погодни за рани развој у канцеларијском и индустријском окружењу.
Уобичајени материјали
Легура титанијума: има предности високе чврстоће, ниске густине, добре отпорности на корозију и биокомпатибилности, широко се користи у ваздухопловству, медицинској опреми, аутомобилској индустрији и другим областима, као што су лопатице авионских мотора, вештачки зглобови и производња других делова.
Нерђајући челик: има добру отпорност на корозију, механичка својства и својства обраде, релативно ниску цену, један је од најчешће коришћених материјала у 3Д штампању метала, може се користити за производњу разних механичких делова, алата, медицинских уређаја и тако даље.
Алуминијумска легура: ниска густина, висока чврстоћа, добра топлотна проводљивост, погодна за производњу делова са високим захтевима за тежину, као што су блок цилиндра аутомобилског мотора, делови ваздухопловних конструкција итд.
Легура на бази никла: са одличном чврстоћом на високим температурама, отпорношћу на корозију и отпорношћу на оксидацију, често се користи у производњи компоненти за високе температуре као што су авионски мотори и гасне турбине.
предност
Висок степен слободе дизајна: Способност постизања производње сложених облика и структура, као што су решеткасте структуре, тополошки оптимизоване структуре итд., које је тешко или немогуће постићи у традиционалним производним процесима, пружа већи иновативни простор за дизајн производа и може произвести лакше делове високих перформанси.
Смањите број делова: више делова се може интегрисати у целину, смањујући процес повезивања и монтаже између делова, побољшавајући ефикасност производње, смањујући трошкове, али и побољшавајући поузданост и стабилност производа.
Брза израда прототипова: Може произвести прототип производа за кратко време, убрзати циклус развоја производа, смањити трошкове истраживања и развоја и помоћи предузећима да брже пласирају производе на тржиште.
Прилагођена производња: Према индивидуалним потребама купаца, могу се произвести јединствени производи који задовољавају посебне захтеве различитих купаца, погодни за медицинске имплантате, накит и друга прилагођена поља.
Ограничење
Лош квалитет површине: Храпавост површине штампаних металних делова је релативно висока и потребна је накнадна обрада, као што су брушење, полирање, пескарење итд., како би се побољшала завршна обрада површине, што повећава трошкове и време производње.
Унутрашњи дефекти: током процеса штампања могу постојати унутрашњи дефекти као што су поре, неспојене честице и непотпуно спајање, што утиче на механичка својства делова, посебно код примене високог оптерећења и цикличног оптерећења, неопходно је смањити појаву унутрашњих дефеката оптимизацијом параметара процеса штампања и усвајањем одговарајућих метода накнадне обраде.
Ограничења материјала: Иако се врсте металних материјала за 3Д штампање повећавају, и даље постоје одређена ограничења материјала у поређењу са традиционалним методама производње, а неки високоперформансни метални материјали су тежи за штампање и трошкови су виши.
Проблеми са трошковима: Трошкови опреме и материјала за 3Д штампање метала су релативно високи, а брзина штампања је спора, што није толико исплативо као традиционални производни процеси за производњу великих размера и тренутно је углавном погодно за мале серије, производњу по мери и подручја са високим захтевима за перформансе и квалитет производа.
Техничка сложеност: Метално 3Д штампање подразумева сложене процесне параметре и контролу процеса, што захтева професионалне оператере и техничку подршку, и захтева висок технички ниво и искуство оператера.
Поље примене
Ваздухопловство: Користи се за производњу лопатица авионских мотора, дискова турбина, структура крила, делова сателита итд., што може смањити тежину делова, побољшати ефикасност горива, смањити трошкове производње и осигурати високе перформансе и поузданост делова.
Аутомобил: Производња блокова цилиндара аутомобилских мотора, кућишта мењача, лаких структурних делова итд., како би се постигла лагана конструкција аутомобила, побољшала потрошња горива и перформансе.
Медицина: Производња медицинских уређаја, вештачких зглобова, стоматолошких ортотика, имплантабилних медицинских уређаја итд., према индивидуалним разликама пацијената, прилагођена производња, побољшава погодност медицинских уређаја и ефекте лечења.
Производња калупа: Производња калупа за бризгање, калупа за ливење под притиском итд. скраћује циклус производње калупа, смањује трошкове, побољшава тачност и сложеност калупа.
Електроника: Производња радијатора, кућишта, штампаних плоча електронске опреме итд., како би се постигла интегрисана производња сложених структура, побољшале перформансе и ефекат одвођења топлоте електронске опреме.
Накит: Према креативности дизајнера и потребама купаца, може се произвести разноврстан јединствени накит како би се побољшала ефикасност производње и персонализација производа.