3D-друк вважається найскладнішим технологічним досягненням і важливим напрямком адитивного виробництва. Завдяки тривимірним принтерів відкриваються нові можливості у всіх галузях економіки. Існує думка, що в майбутньому вони можуть навіть витіснити традиційні способи виробництва (кування, лиття і т.д.). У цій статті ми розглянемо, що таке 3D-друк металами і основні її технології.
Він володіє достатніми механічними властивостями і стійкий до корозії. Нержавіюча сталь використовується в основному для швидкого прототипування міцних і високоміцних металевих предметів. Він міцний, має високу стійкість і володіє відповідними властивостями, які роблять його популярним вибором при виробництві предметів, що піддаються високим тискам. Титан - це тривимірний друкований матеріал, який є міцним, легким і корозійно-стійким. Він в основному використовується в області медицини, аерокосмічної, автомобільної та хімічної промисловості, а також у важкій промисловості.
Що являє собою 3D-принтер по металу
Це спеціальні машини, які дозволяють виробляти металеві предмети або наносити покриття на готові вироби. Такий принтер «вирощує» фізичний об'єкт пошарово. Тобто спочатку на комп'ютері в системі проектування створюється віртуальна модель в трьох вимірах, поділена на цифрові шари. Після пуску об'єкта в друк головка 3D-принтера починає видавлювати або висипати порошок на друкує платформу, утворюючи перший шар. Потім машина завдає другу порцію металу і так далі.
Він також біосумісний і ідеальний для широкого спектра високопродуктивних інженерних додатків, таких як авіаційна і автомобільна промисловість, а також для виробництва медичних імплантатів. Потім об'єкт завершується вручну і відполірований. Практика створення об'єктів з використанням цього методу широко поширена в галузях ювелірних виробів і предметів розкоші. Кобальт-хромові сплави широко використовуються в медичній промисловості, для створення протезів і зубних корон, через їх точності і вишуканого зовнішнього вигляду.
3D-принтер по металу дозволяє створювати великий асортимент виробів і, завдяки сучасним технологіям, Може надати конкуренцію класичним методам металлопроизводства.
Що можна надрукувати 3D-принтером?
Цей принтер є універсальним винаходом, яким можуть користуватися як професіонали, так і прості ентузіасти. Металлопрінтери можна застосовувати для виготовлення нестандартних об'єктів, механічних деталей, ювелірних виробів. Вони також дозволяють створювати вироби з металу, що імітують ручне кування. І для цього не потрібні додаткові пристрої і механізми.
Сплави з кобальту і хрому також стійкі до нагрівання і зносу, що робить їх ідеальними для використання в інженерних проектах, що піддаються високим температурам, і при виробництві турбін. Ми будемо в курсі, які технології краще всього підходять для виробництва продуктів, розроблених співтовариством. Навіть у великій обробній промисловості тривимірна металева надруковані сторінки все ще ігнорується через її недоліків в порівнянні з традиційними методами виробництва. Це повільний, небезпечний і дорогий процес: тривимірні принтери, оснащені лазерними лазерами, можуть коштувати кілька сотень тисяч доларів кожен.
Промисловий 3D-принтер по металу може надрукувати навіть ракетний двигун. При цьому він практично не буде відрізнятися від вироби, виготовленого традиційним методом. Таким чином, металлопрінтер дає можливість сучасній людині створювати будь-які предмети.
по металу
На сьогоднішній день виготовлення виробів з металу здійснюється двома технологіями: лазерної і струменевим друком. Вони мають на увазі поступове і акуратне нашарування металу, в результаті чого повинна вийти задумана фігура. У той же час інженери розробили кілька способів вирощування.
Запуск складається з експертів з технологій, вчених-матеріалів і інженерів. Але, можливо, найвідомішим є ім'я Ріка Фулопа. Тепер він тільки став співзасновником тривимірної поліграфічної компанії, і його перший раунд був дуже успішним. Наміри здаються дійсно серйозними, і на столі ставляться великі гроші. За словами Фулопа, компанія намагається створити машину, яку люди можуть «купувати, підключати і використовувати в своїх офісах». Для цього вони працюють по швидкої технології, доступні і без лазерів.
На жаль, інструмент, який використовується для формування литтєвий деталі, виготовлений зі сплаву берилій-мідь, який має високу теплопровідність, але тільки з одного боку. Це зробило розподіл температури дуже нерівномірним і призвело б до більшої кількості недосконалих або деформованих частин. Крім того, прес-форма просто не охолоджувалася досить швидко, щоб максимізувати теплову потужність. Чим швидше тепло видаляється з форми, тим швидше може бути обрана частина, так що наступна книжка буде введена; але насправді сталося те, що було потрібно більше часу, ніж було б бажано в період охолодження, затримуючи замовлення на роботу і збільшуючи витрати виробництва.
Струменевий тривимірна друк
Виготовлення виробів з металу струменевим друком є \u200b\u200bодним з найстаріших способів адитивного виробництва. Він дозволяє найкращим способом використовувати метали в якості витратних матеріалів. Але ця технологія може бути застосована тільки в разі створення композитної моделі. Справа в тому, що струменевий 3D-принтер дозволяє друкувати об'єкти з будь-якого матеріалу, який може бути перероблений в порошок. Під час друку подрібнену сировину зв'язується полімерами. Через цієї технологічної особливості готові вироби не можна вважати повністю металевими.
Передня частина і інструмент необхідні для охолодження впорскується деталі. Форма також потребувала водяному охолодженні для розсіювання тепла, проте, оскільки перепад температур був занадто високим, результатом був високий рівень вологості, який прискорив корозію деталі. Це зажадало, щоб шматок був очищений кожні два тижні, дуже трудомісткий і інтенсивний процес.
Нові охолоджуючі канали в інструменті, тепер однорідні, привели до збільшення продуктивності і швидкості виробничого циклу на 17%. Крім того, оскільки проблема деформації деталі більше не є проблемою, виробнича група може зосередитися на якості і відтворенні компонента. Кінцевий продукт все ще перебуває на столі для друку.
Крім того, існує можливість перетворити отримані композитні моделі в суцільнометалеві. Для цього застосовують термічну виплавку або випалювання полімерів і спікання порошкоподібного металу. Такі вироби з металу не є міцними, оскільки мають пористу структуру. Додати міцності можна за рахунок просочення іншим металом. Наприклад, сталевий предмет стане міцнішим, якщо його просочити бронзою.
Мало хто знає, що цей тип технологій вже старий і тільки став відомий переважній більшості людей пару років назад. Ми також приносимо деякі цікавості, пов'язані з цими революційними машинами. Ця система дозволяє створювати будь-який предмет, від іграшок до промислового інструменту. Цей процес настільки ж трудомісткий, як і випуск остаточної версії продукту. Але тривимірний процес друку потрібно не тільки використовувати в промисловості і науці, є вже вітчизняні моделі, які можуть допомогти вам зробити саморобні шматки, такі як чашки, тарілки для посуду або навіть нову прикрасу для кімнати.
Цей метод створення виробів в основному застосовується в сувенірній і ювелірної промисловості.
метод ламінування
3D-друк способом ламінування має на увазі нанесення на платформу, сформованих лазерної або механічної різкою, і їх склеювання для отримання об'ємної моделі. Цей метод дозволяє використовувати в якості витратного матеріалу навіть металеву фольгу. Ламіновані об'єкти не мають металевої міцністю, оскільки їх цілісність заснована на склеюванні з'єднуваних листів.
Об'єкти друкуються один за одним до тих пір, поки остаточна форма не буде загорнута. Після створення тривимірної моделі він повинен бути вставлений в програмне забезпечення принтера. Творець повинен як і раніше встановлювати розміри зображення. Програмне забезпечення для друку скомпілює всі дані і систематизує їх в декількох шарах. Потім почнеться друк. На цьому етапі інжектор речовини нагрівається і засмоктує пластикове філе, яке знаходиться в котушці. У міру того як матеріал плавиться, його вводять в основу, яке переміщається на дві осі і створює шари.
Перевагою цієї технології вважається відносна дешевизна і можливість створювати різноманітні предмети, ідентичні з суцільнометалевими виробами. Найбільш часто друк ламінуванням використовується для створення макетів.
пошарове наплавление
Цей метод 3D-друку заснований на використанні легкосплавних матеріалів. Наявні в принтері екструдери не здатні витримувати високі температури. Тому створювати об'єкти з чистого металу і сплавів практично неможливо. Таким чином, розробники витратних матеріалів почали випускати спеціальний композитне сировину. Прикладом такого рішення служить матеріал, що складається з термопластика і бронзового порошку.
Потім процес виконується поетапно, тому, коли людина готується, інший запускається до тих пір, поки об'єкт не буде повністю готовий. 
Пам'ятаючи, що вони не єдині, але найпоширеніші. У цьому випадку найбільш поширеними матеріалами є пластик і метал.
Які типи об'єктів можна роздрукувати?
На відміну від термоядерних і накопичувальних принтерів, де вихідна сировина забезпечено пластмасовими нитками, матеріал тут знаходиться в вигляді ультратонкого порошку, який бомбардується високопотужним лазером до тих пір, поки він не розплавиться з утворенням шарів. У тому числі ювелірні вироби, скульптури, мініатюри, макети, деталі машин, протези або продукти, такі як шоколад.
Принтер по металу такого типу друкує предмети, які по зовнішнім виглядом неможливо відрізнити від цельнометаллического вироби. Але фізичні властивості таких об'єктів істотно гірше. Тому пошарове наплавление застосовується виключно для створення макетів, сувенірів, предметів інтер'єру. Зараз інженери шукають сфери промисловості, де припустимо застосовувати цю технологію виробництва. Так, термопластик з металевим наповнювачем можна використовувати для друку електронних плат.
Навіть автомобіль вже може бути зібраний з тривимірного друку. Успіх був настільки, що до сих пір компанія залишається одним з лідерів в цьому сегменті. Згодом і просуванням в методах друку вартість цих принтерів стає все дешевше. У 90-х роках для одного з них довелося заплатити близько мільйона доларів. Через трохи більше двох десятиліть є моделі, які можна купити за менш ніж тисячу доларів.
Тобто, щоб придбати машину, можна вибрати імпортовану модель або одну, виготовлену тут, в Бразилії. Тепер, давайте підемо до раритетів! Джей - шанувальник старовинних автомобілів, проте знайти деталі для цього типу автомобіля дуже складно. Ви коли-небудь уявляли собі друкований будинок, а не тільки чорнилом на папері, але зі структурами до шести метрів на шість метрів? Конструкція займає в чотири рази менше часу, ніж традиційний метод. В майбутньому Діні намір побудувати притулки для постраждалих від катастроф і житла для малозабезпечених верств населення.
Вибіркове лазерне і пряме спікання
Вибіркове лазерне спікання металів дозволяє працювати не тільки з міцним матеріалом, але і з термопластиком. Тут створення тривимірних об'єктів відбувається за допомогою лазерних установок шляхом спікання металевого порошку. Досить часто для зниження потужності лазерних випромінювачів на металевий матеріал наносять більш легкоплавкое покриття. У таких випадках для підвищення міцності готових виробів потрібне додаткове їх спікання і просочення металами.
Тепер уявіть, що кожен раз, коли ви натискаєте цей голод, замість того, щоб готувати або ходити на ринок, щоб купити їжу, ви можете просто роздрукувати їжу. Устаткування використовує капсули інгредієнтів, розміщених у відділеннях машини, для формування і приготування їжі.
Уже можна було друкувати шоколадні цукерки, горіхи і фундуки, але в майбутньому Коельо вважає, що можна буде надрукувати навіть фейхоаду. Замість буфера обміну і ножиць вона використовувала комп'ютер і принтер для створення одягу, взуття та аксесуарів. Ідея вакцинної друку все ще така, ідея, але вона вже існує і вивчається. Американський генетик Крейг Вентер передбачає створення принтера, здатного виробляти продукт. У період кампанії вакцинації ви заходите на сайт Міністерства охорони здоров'я, реєструєтеся і завантажуєте вакцину проти грипу, поліомієліту або гепатиту.
Різновидом описаного методу є пряме лазерне спікання металів. Ця технологія орієнтована на роботу з чистим металом порошкоподібного вигляду. Для реалізації цієї мети в 3D-принтері є спеціальні герметичні камери, наповнені Також друкарська машина застосовує підігрів витратного матеріалу до температури, при якій він плавиться, але ще не кипить. Це дозволяє скоротити час друку і економити на потужності лазерних установок.
Таким чином, це здається практичним і легким, але насправді метод повинен бути безпечним і безпечним, щоб не виникало ніякого роду збоїв. Беріть участь, залиште свою думку в коментарях! Технологія була розроблена в 1980-х роках під назвою «швидке прототипування», тому що це була мета технології: більш швидкі і більш дешеві прототипи. Основними типами друку є. Екструзія - це найбільш поширений метод друку. Процес працює від екструдера, який випускає наступні шари нагрітого пластику.
Зазвичай відбитки цього типу генерують об'єкти, що вимагають обробки. Різниця полягає в використанні джерела світла, відмінного від лазера, для зміцнення матеріалу. Лазерний синтез. Принтери такого типу використовують лазерну голівку яка твердне в друкованій формі в герметичній камері. Основним обмеженням технології такого типу є необхідність проходження процесу в герметичній друкованої камері, оскільки протягом усього процесу необхідно підтримувати високу і постійну температуру для забезпечення якості об'єкта.
Друк методом лазерного спікання відбувається шарами. На робочу платформу машина завдає тонкий шар підігрітого порошку, частинки якого спікається між собою і з попереднім шаром. Лазерний промінь постійно змінює свій напрямок за допомогою системи дзеркал.
Лазерне спікання дає можливість створювати складні конструкції без додаткових опор. Таким чином, ця технологія використовується для створення високоточних деталей, які не потребують подальшої механічної обробки, а також для виробництва цілісних моделей такого рівня складності, який неможливо здійснити звичайним литтям.
Проблема в тому, що ця технологія зовсім не доступна, тому що не тільки принтер з цим абсурдно потужним лазером досить дорогий. Існують і інші витрати, такі як витрати на технічне обслуговування і використання обладнання, є дуже заборонними: світловий індикатор виходить на висоту.
Існують і інші типи технологій друку, які можуть розширити можливості друку, такі як струменевий друк. Цей вид технології все ще дуже експериментальний, але він повинен стати реальністю досить скоро. Це те, що ви даєте нижче. тривимірна друк досягла потреб сучасної промисловості, забезпечуючи гнучкість і ефективність у виробництві споживчих товарів для різних секторів економіки. Ювелірні вироби, протези, декоративні предмети та іграшки. Багато продуктів можуть друкуватися безпосередньо без використання промислового обладнання.
Лазерне спікання дозволяє працювати зі сталлю, нікелевими сплавами, титаном, дорогоцінними металами і т. Д.
Вибіркова лазерна і електронно-променева плавка металів
Хоча моделі, отримані лазерним спіканням металу, володіють високою якістю, Вони мають обмежене застосування. Пориста структура готових об'єктів знижує їх міцність. Такі вироби малопридатні для промислового застосування, а більше використовуються для створення макетів і прототипів. Для виробництва міцних і стійких до навантажень моделей інженери перетворили технологію прямого лазерного спікання в метод лазерної плавки. В його основі лежить сильна термічна обробка металевих порошків для отримання гомогенного предмета. Об'єкти, надруковані цим способом, практично не відрізняються за механічним і фізичним властивостям від аналогів, виготовлених традиційними методами.
Це відмінна еволюція в порівнянні з тим, що було відомо до тих пір. Зсув парадигми, яке безпосередньо впливає на виробничий ланцюжок. Великий виграш для традиційної індустрії. Побудова прототипів було одним з видів діяльності, найбільш часто використовуваних галузями, коли справа доходить до тривимірного друку. Моделі, виготовлені за традиційним методом, займають більше часу і коштують дорожче. Тривимірна друк стала альтернативою цьому процесу і в основному: знизити витрати.
Ці методи застосовувалися в багатьох областях практики, що призвело до більш дешевим моделям і припинення відходів сировини. Цей процес використовується при виготовленні прототипів з метою коригування можливих недоліків в продуктивності продукту, таких як помилки функціональності або навіть ергономіка.
Паралельно з цією застосовується технологія електронно-променевої плавки. Вона дає можливість створювати об'єкти з тією ж точністю і дозволом, але має певні переваги. Так, 3D-принтер по металу такого типу замість електромеханічних дзеркальних систем оснащений електронними гарматами. Це дозволяє машині працювати на порівняно великих швидкостях, що підвищує продуктивність без істотних ускладнень процесу. Така технологія є чудовою альтернативою традиційному промислового виробництва, де використовується (печі та литі форми).
Принтери для лазерної та електронно-променевої плавки в основному застосовуються для виробництва деталей реактивних двигунів і ортопедичних протезів.
Пряме лазерне аддитивное побудова
3D-принтер по металу прямого лазерного побудови використовується для ремонту готових виробів. В основі технології такої машини лежить принцип напилення частинок металевого порошку на пошкоджені частини об'єкта і їх плавку лазером. Цей метод характеризується вузькою спеціалізацією і застосовується виключно в промислових цілях.
Друкована головка принтера такого типу переміщається в трьох площинах і обертається навколо вертикальної осі. Таким чином, вона працює під будь-яким кутом.
Подібні машини використовуються для ремонту складних механізмів і великогабаритних виробів. Наприклад, для лагодження авіаційних двигунів.
Вартість 3D-принтера по металу
Сьогодні на ринку представлений великий асортимент машин, що дозволяють створювати тривимірні металеві об'єкти. Їх вартість залежить від бренду і технології друку. Так, промисловий 3D-принтер по роботі з металом, на якому можна роздрукувати двигун, коштує десятки тисяч доларів США. Більш доступні машини можна купити значно дешевше, але якість виробів буде гірше. Щоб вирішити цю проблему, інженери розробляють 3D-принтер по металу, ціна на який буде набагато нижче при повній готовності до експлуатації.