Imprimanta 3D pentru metal. Fabricarea produselor din metal

Imprimarea 3D este considerată cea mai complexă realizare tehnologică și o direcție importantă de producere a aditivilor. Datorită imprimantelor tridimensionale, se deschid noi oportunități în toate sectoarele economiei. Există opinia că, în viitor, ele pot chiar să înlocuiască metodele tradiționale de producție (forjare, turnare, etc.). În acest articol vom examina ceea ce este imprimarea 3D cu metale și principalele sale tehnologii.

Ce este o imprimantă 3D pentru metal

Acestea sunt mașini speciale care fac posibilă producerea de obiecte metalice sau aplicarea de acoperire asupra produselor finite. O astfel de imprimantă "crește" un strat de obiect fizic pe strat. Adică, mai întâi pe calculatorul din sistemul de proiectare, un model virtual este creat în trei dimensiuni, împărțit în straturi digitale. După ce porniți obiectul în imprimat, capul imprimantei 3D începe să se stoarce lichid metalic sau turnați pulberea pe platforma de imprimare, formând primul strat. Apoi mașina aplică o a doua porțiune de metal și așa mai departe.

Imprimanta 3D pentru metal vă permite să creați o gamă largă de produse și, datorită tehnologiei moderne, puteți concura cu metodele clasice de producție a metalelor.

Ce pot imprima cu o imprimantă 3D?

Această imprimantă este o invenție universală, care poate fi utilizată atât de profesioniști, cât și de entuziaști simpli. Imprimantele metalice pot fi utilizate pentru fabricarea obiectelor non-standard, piese mecanice, bijuterii. Ele permit, de asemenea, crearea de produse metalice care simulează forjarea manuală. Și pentru aceasta nu sunt necesare dispozitive și mecanisme suplimentare.

O imprimantă industrială 3D pentru metal poate imprima chiar și un motor cu rachete. În acest caz, acesta nu va fi practic diferit de produsul fabricat prin metoda tradițională. Astfel, imprimanta metalică permite unei persoane moderne să creeze obiecte.

Tehnologii 3D de imprimare pentru metal

Până în prezent, fabricarea produselor metalice se realizează prin două tehnologii: imprimarea cu laser și cu jet de cerneală. Acestea înseamnă o stratificare treptată și precisă a metalelor, în urma căreia trebuie obținută cifra dorită. În același timp, inginerii au dezvoltat mai multe moduri de creștere.

Imprimare 3D cu jet de cerneală

Producția de produse metalice prin tipărirea cu jet de cerneală este una dintre cele mai vechi metode de producție a aditivilor. Permite cel mai bun mod de a folosi metalele ca consumabile. Dar această tehnologie este aplicabilă numai în cazul creării unui model compozit. Faptul că imprimanta 3D cu jet de cerneală vă permite să imprimați obiecte din orice material care poate fi prelucrat în pulbere. În timpul tipăririi, materiile prime măcinate sunt legate de polimeri. Din cauza acestei caracteristici tehnologice, produsele finite nu pot fi considerate complet metalice.

În plus, este posibilă transformarea modelelor compozite rezultate în cele metalice. Pentru aceasta se utilizează topirea termică sau arderea polimerilor și sinterizarea metalelor pulverizate. Astfel de produse metalice nu sunt durabile, deoarece au o structură poroasă. Adăugarea de rezistență poate fi datorată impregnării unui alt metal. De exemplu, un obiect din oțel va deveni mai durabil dacă este impregnat cu bronz.

Această metodă de creare a produselor este folosită în principal în industria de suveniruri și bijuterii.

Metoda de laminare

Imprimarea 3D prin laminare presupune aplicarea pe platformă foi metalice subțiri, formate prin tăiere laser sau mecanică și lipirea acestora pentru a obține un model tridimensional. Această metodă ne permite să folosim chiar și folie metalică ca material consumabil. Elementele laminate nu au rezistență metalică, deoarece integritatea lor se bazează pe lipirea plăcilor lipite.

Avantajul acestei tehnologii este rentabilitatea relativă și capacitatea de a crea o varietate de elemente care sunt identice cu produsele din toate produsele metalice. Cea mai obișnuită laminare de imprimare este folosită pentru a crea machete.

Stingerea stratului

Această metodă de imprimare 3D se bazează pe utilizarea materialelor din aliaj ușor. Extrudatoarele disponibile în imprimantă nu sunt capabile să reziste la temperaturi ridicate. Prin urmare, este aproape imposibil să creați obiecte din metale pure și aliaje. Astfel, dezvoltatorii de consumabile au început să producă materii prime compozite speciale. Un exemplu de astfel de soluție este un material constând din pulbere termoplastică și bronz.

O imprimantă metalică de acest tip tipărește elemente care nu pot fi deosebite de un produs din metal înfățișat. Dar proprietatile fizice ale acestor obiecte sunt mult mai rele. Prin urmare, fuziunea strat-cu-strat este utilizată exclusiv pentru a crea machete, suveniruri și obiecte de interior. Acum, inginerii caută industrii în care este permisă utilizarea acestei tehnologii de producție. Astfel, termoplasticul cu umplutură metalică poate fi utilizat pentru imprimarea plăcilor electronice.

Laserul selectiv și sinterizarea directă

Argilarea selectivă cu laser a metalelor vă permite să lucrați nu numai cu un material rezistent, ci și cu termoplastică. Aici, crearea obiectelor tridimensionale are loc cu ajutorul instalațiilor laser prin sinterizarea unei pulberi metalice. Destul de des, pentru a reduce puterea emițătorilor laser pe materialul metalic, se aplică un strat de topire cu un grad mai scăzut de topire. În astfel de cazuri, pentru a spori rezistența produselor finite, este necesară sinterizarea suplimentară și impregnarea cu metale.

O varietate a metodei descrise este sinterizarea directă cu laser a metalelor. Această tehnologie este axată pe lucrul cu tipul de pulbere metalică pură. Pentru a realiza acest obiectiv, imprimanta 3D are camere speciale sigilate gaz inert. De asemenea, mașina de tipărire utilizează încălzirea materialului consumabil la temperatura la care se topește, dar nu se fierbe încă. Acest lucru vă permite să reduceți timpul de imprimare și să economisiți energia instalațiilor laser.

Imprimarea prin sinterizare cu laser are loc în straturi. Pe platforma de lucru, mașina aplică un strat subțire de pulbere încălzită, a cărei particule sunt sinterizate împreună cu stratul anterior. Faza laser modifică în mod constant direcția cu ajutorul unui sistem oglindă.

Sinterizarea cu laser permite crearea unor structuri complexe fără suporți suplimentari. Astfel, această tehnologie este utilizată pentru a crea nu piese de precizie care necesită prelucrare ulterioară, precum și pentru fabricarea de modele solide de o asemenea complexitate încât este imposibil să se efectueze o turnare convențională.

Sinterizarea cu laser permite lucrul cu oțel, aliaje de nichel, titan, metale prețioase etc.

Selecția topirii cu fascicul laser și cu fascicul de electroni a metalelor

Deși modelele obținute prin sinterizarea cu laser a metalelor sunt de înaltă calitate, ele au o aplicare limitată. Structura poroasă a obiectelor finite le reduce puterea. Astfel de produse nu sunt de folos pentru aplicațiile industriale, dar sunt mai utilizate pentru a crea machete și prototipuri. Pentru fabricarea modelelor durabile și rezistente la sarcini, inginerii au transformat tehnologia directă de sinterizare cu laser într-o metodă de topire prin laser. Se bazează pe un tratament termic puternic al pulberii metalice pentru a obține un obiect omogen. Obiectele tipărite în acest fel nu diferă de fapt în ceea ce privește proprietățile mecanice și fizice de analogii fabricați prin metode tradiționale.

În paralel cu aceasta se folosește tehnologia de topire a fasciculului de electroni. Vă permite să creați obiecte cu aceeași precizie și rezoluție, dar are anumite avantaje. Deci, o imprimantă 3D pentru metal de acest tip în locul sistemelor oglinzii electromecanice este echipată cu arme electronice. Aceasta permite mașinii să funcționeze la viteze relativ ridicate, ceea ce îmbunătățește performanța fără complicații semnificative ale procesului. Această tehnologie este o alternativă excelentă la producția industrială tradițională, unde echipamente suplimentare (cuptoare și matrițe turnate).

Imprimantele pentru topirea fasciculului cu laser și cu fascicul de electroni sunt utilizate în principal pentru producția de piese pentru motoare cu jet și turbine cu gaz, proteze ortopedice.

Construcția directă a aditivilor cu laser

Imprimanta 3D pentru constructia metalica cu laser direct pentru repararea produselor finite. Tehnologia unei astfel de mașini se bazează pe principiul pulverizării particulelor de pulbere metalică pe părțile deteriorate ale unui obiect și topirea lor cu un laser. Această metodă este caracterizată printr-o specializare îngustă și este utilizată exclusiv în scopuri industriale.

Capul de tipărire al acestui tip de imprimantă se mișcă în trei planuri și se rotește în jurul axei verticale. Deci, funcționează în orice unghi.

Mașini similare sunt utilizate pentru a repara mașinile complexe și produsele de dimensiuni mari. De exemplu, pentru a repara motoarele de avioane.

Costul imprimantei 3D pentru metal

Astăzi piața oferă o gamă largă de mașini care permit crearea obiectelor metalice tridimensionale. Costul lor depinde de tehnologia de marcă și de imprimare. Deci, o imprimantă 3D industrială pentru lucrul cu metal, pe care este posibilă imprimarea unui motor, costă zeci de mii de dolari americani. Mașinile mai accesibile pot fi cumpărate mult mai ieftin, însă calitatea produselor va fi mai slabă. Pentru a rezolva această problemă, inginerii dezvoltă o imprimantă 3D pentru metal, prețul căruia va fi mult mai mic atunci când va fi complet operațional.