3D-прынтэр па метале. Выраб вырабаў з металу

3D-друк лічыцца самым складаным тэхналагічным дасягненнем і важным напрамкам адытыўная вытворчасці. Дзякуючы трохмерным друкарак адкрываюцца новыя магчымасці ва ўсіх галінах эканомікі. Існуе меркаванне, што ў будучыні яны могуць нават выцесніць традыцыйныя спосабы вытворчасці (коўка, ліццё і г.д.). У гэтым артыкуле мы разгледзім, што такое 3D-друк металамі і асноўныя яе тэхналогіі.

Што ўяўляе сабой 3D-прынтэр па метале

Гэта спецыяльныя машыны, якія дазваляюць вырабляць металічныя прадметы або наносіць пакрыццё на гатовыя вырабы. Такі прынтэр «вырошчвае» фізічны аб'ект папластова. Гэта значыць спачатку на кампутары ў сістэме праектавання ствараецца віртуальная мадэль у трох вымярэннях, падзеленая на лічбавыя пласты. Пасля пуску аб'екта ў друк галоўка 3D-друкаркі пачынае выціскаць вадкі метал або высыпаць парашок на друкавалую платформу, утвараючы першы пласт. Затым машына наносіць другую порцыю металу і гэтак далей.

3D-прынтэр па метале дазваляе ствараць вялікі асартымент вырабаў і, дзякуючы сучасным тэхналогіям, можа аказаць канкурэнцыю класічным метадам металлопроизводства.

Што можна надрукаваць 3D-друкаркай?

Гэты прынтэр з'яўляецца універсальным вынаходствам, якім могуць карыстацца як прафесіяналы, так і простыя энтузіясты. Металлопринтеры можна ўжываць для вырабу нестандартных аб'ектаў, механічных дэталяў, ювелірных вырабаў. Яны таксама дазваляюць ствараць вырабы з металу, якія імітуюць ручную каванне. І для гэтага не патрэбныя дадатковыя прылады і механізмы.

Прамысловы 3D-прынтэр па метале можа надрукаваць нават ракетны рухавік. Пры гэтым ён практычна не будзе адрознівацца ад вырабы, вырабленага традыцыйным метадам. Такім чынам, металлопринтер дае магчымасць сучаснаму чалавеку ствараць любыя прадметы.

Тэхналогіі 3D-друку па метале

На сённяшні дзень выраб вырабаў з металу ажыццяўляецца двума тэхналогіямі: лазернай і струйной пячаткай. Яны маюць на ўвазе паступовае і акуратнае напластоўванне металу, у выніку чаго павінна атрымацца задуманая постаць. У той жа час інжынеры распрацавалі некалькі спосабаў вырошчвання.

Струйная трохмерная друк

Выраб вырабаў з металу струйной пячаткай з'яўляецца адным з найстарэйшых спосабаў адытыўная вытворчасці. Ён дазваляе найлепшым спосабам выкарыстоўваць металы ў якасці расходных матэрыялаў. Але гэтая тэхналогія дастасоўная толькі толькі ў выпадку стварэння кампазітнай мадэлі. Справа ў тым, што струйный 3D-прынтэр дазваляе друкаваць аб'екты з любога матэрыялу, які можа быць перапрацаваны ў парашок. Падчас друку здробненая сыравіна звязваецца палімерамі. З-за гэтага тэхналагічнага асаблівасці гатовыя вырабы нельга лічыць цалкам металічнымі.

Акрамя таго, існуе магчымасць пераўтварыць атрыманыя кампазітныя мадэлі ў суцэльнаметалічныя. Для гэтага ўжываюць тэрмічную выплаўлення або выпальванне палімераў і спяканне парашкападобнага металу. Такія вырабы з металу не зьяўляюцца трывалымі, паколькі маюць кіпрую структуру. Дадаць трываласці можна за кошт насычэнні іншым металам. Напрыклад, сталёвы прадмет стане больш трывалым, калі яго прахарчаваць бронзай.

Гэты метад стварэння вырабаў у асноўным ужываецца ў сувенірным і ювелірнай прамысловасці.

метад ламінавання

3D-друк спосабам ламінавання на ўвазе нанясенне на платформу тонкіх лістоў металу, сфармаваных лазернай або механічнай рэзкай, і іх склейванне для атрымання аб'ёмнай мадэлі. Гэты метад дазваляе выкарыстоўваць у якасці расходнага матэрыялу нават металічную фальгу. Ламінаваныя аб'екты не валодаюць металічнай трываласцю, паколькі іх цэласнасць заснавана на склейванні связуемых лістоў.

Перавагай гэтай тэхналогіі лічыцца адносная таннасць і магчымасць ствараць разнастайныя прадметы, падобныя з суцэльнаметалічнымі вырабамі. Найбольш часта друк ламінаваннем выкарыстоўваецца для стварэння макетаў.

папластовае наплавленного

Гэты метад 3D-друку заснаваны на выкарыстанні лёгкасплаўных матэрыялаў. Наяўныя ў друкарцы экструдары не здольныя вытрымліваць высокія тэмпературы. Таму ствараць аб'екты з чыстага металу і сплаваў практычна немагчыма. Такім чынам, распрацоўшчыкі расходных матэрыялаў пачалі выпускаць спецыяльнае кампазітнае сыравіну. Прыкладам такога рашэння служыць матэрыял, які складаецца з тэрмапластыка і бронзавага парашка.

Прынтэр па метале такога тыпу друкуе прадметы, якія па вонкавым выглядзе немагчыма адрозніць ад суцэльнаметалічнага вырабы. Але фізічныя ўласцівасці такіх аб'ектаў істотна горш. Таму папластовае наплавленного ўжываецца выключна для стварэння макетаў, сувеніраў, прадметаў інтэр'еру. Цяпер інжынеры шукаюць сферы прамысловасці, дзе дапушчальна ўжываць гэтую тэхналогію вытворчасці. Так, тэрмапластык з металічным напаўняльнікам можна выкарыстоўваць для друку электронных плат.

Выбарачнае лазернае і прамое спяканне

Выбарачнае лазернае спяканне металаў дазваляе працаваць не толькі з трывалым матэрыялам, але і з тэрмапластыка. Тут стварэнне трохмерных аб'ектаў адбываецца з дапамогай лазерных установак шляхам спякання металічнага парашка. Даволі часта для зніжэння магутнасці лазерных выпраменьвальнікаў на металічны матэрыял наносяць больш лёгкаплаўкага пакрыццё. У такіх выпадках для павышэння трываласці гатовых вырабаў патрабуецца дадатковае іх спяканне і насычэнне металамі.

Разнавіднасцю апісанага метаду з'яўляецца прамое лазернае спяканне металаў. Гэтая тэхналогія арыентавана на працу з чыстым металам парашкападобнага выгляду. Для рэалізацыі гэтай мэты ў 3D-друкарцы маюцца спецыяльныя герметычныя камеры, напоўненыя інэртным газам. Таксама друкаваная машына прымяняе падагрэў расходнага матэрыялу да тэмпературы, пры якой ён плавіцца, але яшчэ не кіпіць. Гэта дазваляе скараціць час друку і эканоміць на магутнасці лазерных установак.

Друк метадам лазернага спякання адбываецца пластамі. На рабочую платформу машына наносіць тонкі пласт летняга парашка, часціцы якога спекается паміж сабой і з папярэднім пластом. Лазерны прамень ўвесь час змяняе свой кірунак з дапамогай сістэмы люстэркаў.

Лазернае спяканне дае магчымасць ствараць складаныя канструкцыі без дадатковых апор. Такім чынам, гэтая тэхналогія выкарыстоўваецца для стварэння высокадакладных дэталяў, якія не патрабуюць наступнай механічнай апрацоўкі, а таксама для вытворчасці суцэльных мадэляў такога ўзроўню складанасці, які немагчыма здзейсніць звычайным ліццём.

Лазернае спяканне дазваляе працаваць са сталлю, нікелевай сплаву, тытанам, каштоўнымі металамі і т. Д.

Выбарачная лазерная і электронна-прамянёвая плаўленне металаў

Хоць мадэлі, атрыманыя лазерным спяканнем металу, валодаюць высокай якасцю, яны маюць абмежаванае ўжыванне. Сітаватая структура гатовых аб'ектаў зніжае іх трываласць. Такія вырабы малапрыдатныя для прамысловага прымянення, а больш выкарыстоўваюцца для стварэння макетаў і прататыпаў. Для вытворчасці трывалых і ўстойлівых да нагрузак мадэляў інжынеры пераўтварылі тэхналогію прамога лазернага спякання ў метад лазернай плаўкі. У яго аснове ляжыць моцная тэрмічная апрацоўка металічнага парашка для атрымання гамагеннага прадмета. Аб'екты, надрукаваныя гэтым спосабам, фактычна не адрозніваюцца па механічным і фізічных уласцівасцях ад аналагаў, вырабленых традыцыйнымі метадамі.

Паралельна з гэтай ўжываецца тэхналогія электронна-прамянёвай плаўкі. Яна дае магчымасць ствараць аб'екты з той жа дакладнасцю і дазволам, але мае пэўныя перавагі. Так, 3D-прынтэр па метале такога тыпу замест электрамеханічных люстраных сістэм абсталяваны электроннымі гарматамі. Гэта дазваляе машыне працаваць на параўнальна вялікіх хуткасцях, што павышае прадукцыйнасць без істотных ускладненняў працэсу. Такая тэхналогія з'яўляецца выдатнай альтэрнатывай традыцыйнаму прамысловай вытворчасці, дзе выкарыстоўваецца дадатковае абсталяванне (печы і адліваныя формы).

Прынтэры для лазернай і электронна-прамянёвай плаўкі ў асноўным прымяняюцца для вытворчасці дэталяў рэактыўных рухавікоў і газавых турбін, артапедычных пратэзаў.

Прамое лазернае адытыўная пабудова

3D-прынтэр па метале прамога лазернага пабудовы выкарыстоўваецца для рамонту гатовых вырабаў. У аснове тэхналогіі такой машыны ляжыць прынцып напылення часціц металічнага парашка на пашкоджаныя часткі аб'екта і іх плаўленне лазерам. Гэты метад характарызуецца вузкай спецыялізацыяй і ўжываецца выключна ў прамысловых мэтах.

Друкаваная галоўка друкаркі такога тыпу перамяшчаецца ў трох плоскасцях і круціцца вакол вертыкальнай восі. Такім чынам, яна працуе пад любым вуглом.

Падобныя машыны выкарыстоўваюцца для рамонту складаных механізмаў і буйнагабарытных вырабаў. Напрыклад, калі трэба было рамантаваць авіяцыйных рухавікоў.

Кошт 3D-друкаркі па метале

Сёння на рынку прадстаўлены вялікі асартымент машын, якія дазваляюць ствараць трохмерныя металічныя аб'екты. Іх кошт залежыць ад брэнда і тэхналогіі друку. Так, прамысловы 3D-прынтэр па працы з металам, на якім можна раздрукаваць рухавік, каштуе дзясяткі тысяч долараў ЗША. Больш даступныя машыны можна купіць значна танней, але якасць вырабаў будзе горш. Каб вырашыць гэтую праблему, інжынеры распрацоўваюць 3D-прынтэр па метале, цана на які будзе нашмат ніжэй пры поўнай гатоўнасці да эксплуатацыі.