Металлические детали на 3d принтере. D принтеры печатающие металлом
3D печать является одним из наиболее успешно и динамично развивающихся направлений в промышленном производстве. Аддитивные технологии позволили полностью реорганизовать производственный процесс, применяемый на промышленных предприятиях. В традиционном технологическом процессе конечное изделие формировалось, в основном, на этапе механической обработки, за счет удаления (съема) лишнего материала из заготовки. Прямое цифровое производство предполагает формирование физических объектов путем последовательного наращивания материала слой за слоем, что позволяет изготавливать детали с любой геометрией сложности непосредственно по математическим моделям CAD систем проектирования. Таким образом, технологии послойного синтеза изделий имеют ряд существенных преимуществ перед классическим производством:
- Сокращение циклов НИОКР . Время вывода готового товара на рынок является важнейшей составляющей успеха современного предприятия, которое, в свою очередь, зависит от скорости прохождения этапов технологической подготовки производства. Традиционные методы чрезвычайно дороги и затратны по времени. Применения быстрого прототипирования позволяет в сжатые сроки отработать конструкцию конечных изделий за счет возможности быстрого изготовления тестовых образцов.
- Расширение границ производства . Классический конфликт «Конструктора и Технолога» долгое время тормозил развития машиностроительных предприятий России. Технологии послойного синтеза изделий позволяют устранить технологические ограничения и вывести производство на новый уровень, за счет воплощения в жизнь ранее не реализованных задумок конструкторов.
- Сокращение отходов производства . 3Д печать позволяет получать изделия максимально близкие по форме к конечным деталям и уменьшать уровень расхода дорогостоящих материалов, за счет сокращения припусков на этапы механической обработки. Также, в производственном цикле послойной печати может повторно использоваться до 99% закупленных расходников.
- Снижение длительности производственного цикла. Прямое цифровое производство повышает уровень производительности труда на предприятиях, позволяя снизить количество технологических этапов обработки детали и, следовательно, сократить парк оборудования и обсуживающего персонала.
Современный этап развития аддитивных технологий, позволяет использовать установки не только для целей быстрого прототипирования, но и выпускать конечную продукцию и налаживать серийное производство. Компания «НеоВейтус» поставляет промышленные 3D принтеры по металлу, пластику, керамике и песку, которые позволяют решать различные технологические проблемы в следующих областях:
- Литейное производство
- Производство металлических изделий
- Ремонт и Реконфигурация металлических изделий
- Быстрое Прототипирование
ООО «НеоВейтус» предлагает установки, работающие по различным технологиям, таким как: Выборочная лазерная плавка металлических порошков (SLM), Лазерная наплавка металлических порошков (DMT, LSF или LMD), Выборочное лазерное спекание полимерных материалов (SLS), УФ отверждение фотополимеров (DLP) и стереолитография (SLA).
Также, компания «НеоВейтус» занимается поставками расходных материалов к промышленным 3Dпринтерам: полиамидные порошки (PA12, стеклонаполненный и с углеволокном), металлические порошки (Al, Ti, Steel, Inconel, Co-Cr) и фотополимеры (выжигаемые и для создания твердотельных моделей).
Аддитивные технологии нашли широкое применение в различных отраслях промышленности, таких как машиностроение, энергетика, авиастроение, ракетостроение, радиоэлектроника, автомобилестроение и медицина.
Аддитивные технологии успешно используются в Российской промышленности повышая конкурентоспособность предприятий, за счет предоставления неограниченных возможностей для развития производства.
3D-печать металлом становится все более популярной. И это не удивляет: каждый металлический материал для печати предлагает уникальное сочетание практических и эстетических свойств, чтобы удовлетворить требования предъявляемые к различным продуктам, будь то прототипы, миниатюры, украшения, функциональные детали или даже кухонные принадлежности.
Причины печатать металлами настолько веские, что 3D-печать металлами уже внедряется в серийное производство. На самом деле, некоторые 3D-печатные детали уже догнали, а какие-то и превзошли своими свойствами те, что производятся традиционными методами.
Традиционное производство из металлов и пластиков очень расточительно - в авиапромышленности, например, до 90% материалов уходит в отходы, а выход продукции, лежащей в пределах допусков, в некоторых отраслях составляет не более 30%.
3D-печать металлами потребляет меньше энергии и сокращает количество отходов до минимума. Кроме того, готовое 3D-печатное изделие может быть до 60% легче, по сравнению с фрезерованной или литой деталью. Одна лишь авиационная промышленность сэкономит миллиарды долларов на топливе, за счет снижения веса конструкций, а ведь прочность и легкость нужны и в других отраслях. Да и экономичность тоже.
3D-печать металлом дома
Что можно сделать, если появилось желание попробовать 3D-печать металлом в домашних условиях? Для печати металлом необходимы чрезвычайно высокие температуры, вряд ли вы сможете использовать обычный FDM 3D-принтер для этого, по крайней мере пока. Ситуация может измениться лет через 15-20, но сейчас домашней 3D-технике это недоступно.
Если вы хотите сделать выглядящие металлическими распечатки у себя дома, лучший вариант - использование пластика содержащего частицы металла.
Такого например, как Colorfabb Bronzefill или Bestfilament Bronze .
Эти филаменты содержат значительный процент металлических порошков, но и достаточно пластика для печати при низкой температуре любым 3D-принтером. В то же время, они содержат достаточное количество металла, чтобы соответственно выглядеть, ощущаться и даже иметь вес близкий к весу металлического предмета.
Изделия из филамента с содержанием железа даже покрываются ржавчиной в определенных условиях, что добавляет правдоподобности, а вот проржаветь насквозь и испортиться от этого не смогут - и в этом их преимущество перед настоящими металлическими предметами.
Плюсы таких материалов:
- Уникальный внешний вид распечаток
- Идеально подходит для бижутерии, статуэток, предметов домашнего обихода и декора
- Высокая прочность
- Очень малая усадка во время охлаждения
- Подогреваемый стол не обязателен
- Низкая гибкость изделий, зависит от конструкции распечатки
- Не считается безопасным при контакте с пищей
- Требует тонкой настройки температуры сопла и скорости подачи филамента
- Необходима постобработка изделий - шлифовка, полировка
- Быстрый износ сопла экструдера - филамент с металлом очень абразивен, по сравнению с обычными материалами
3D-печать металлом в промышленности
Если вы хотите приобрести 3D-принтер печатающий настоящим металлом, для использования на предприятии, то тут для вас две новости - хорошая и плохая.
Хорошая новость состоит в том, что их ассортимент достаточно широк и продолжает расширяться, и можно будет выбрать такой аппарат, который соответствует любым техническим требованиям. Далее в статье можно убедиться в этом.
Плохая же новость одна - цены. Стоимость профессиональных печатающих металлом принтеров начинается где-то от $200000 и растет до бесконечности. Кроме того, даже если вы выберете и приобретете самый недорогой из них, отдельным ударом станет покупка расходников, плановое обслуживание с заменой узлов, ремонт. Не забываем также о персонале и расходах на постобработку изделий. Да, и на стадии подготовки к печати понадобится специальное ПО и умеющие обращаться с ним люди.
Если вы готовы ко всем этим тратам и трудностям - читайте дальше, мы представим несколько очень интересных образцов.
3D-печать металлом - применение
Части реактивного двигателя GE’s LEAP напечатаны в 3D на фабрике аддитивного производства AvioAero (изображение: GE)
В некоторых промышленных секторах уже используют металлические 3D-принтеры, сделав их неотъемлемой частью производственного процесса, о чем обычный потребитель может и не подозревать:
- Наиболее распространенным примером являются медицинские импланты и стоматологические коронки, мосты, протезы, которые уже считаются наиболее оптимальным вариантом для пациентов. Причина: Они могут быть быстрее и дешевле изготовлены на 3D-принтере и адаптированы к индивидуальным потребностям каждого пациента.
- Второй столь же часто встречающийся пример: ювелирное дело. Большинство крупных производителей постепенно переходит от 3D-печати форм и восковок к непосредственной 3D-печати металлом, а печать из титана позволяет ювелирам создавать изделия невозможного ранее дизайна.
- Кроме того, аэрокосмическая промышленность становится все более и более зависима от 3D-печатных металлических изделий. Ge-AvioAero в Италии - первая в мире полностью 3D-печатная фабрика, которая выпускает компоненты для реактивных двигателей LEAP .
- Следующая отрасль использующая металлические 3D-принтеры будет находиться в автомобильном секторе. BMW, Audi, FCA уже серьезно рассматривают применение технологии в серийном производстве, а не только в прототипировании (где они используют 3D-печать уже многие годы).
- Казалось бы - зачем изобретать велосипед? Но и здесь 3D-печать металлом нашла применение. Уже несколько лет производители велосипедных компонентов и рам применяют 3D печать. Не только в мире, но и в России это получило распространение. Производитель эксклюзивных велосипедов Triton заканчивает проект с элементом титановой рамы, напечатанным на 3д принтере для снижения веса без ущерба прочности.
3D-печать металлом - технологии
Большинство процессов 3D-печати металлом начинаются с порошка
Многое можно сказать о применении печатающих металлом 3D-принтеров. Тем не менее, основные вопросы такие же, как и с любыми другими 3D-принтерами: программное обеспечение и аппаратные ограничения, оптимизация материалов и печать несколькими материалами. Мы не будем говорить о программном обеспечении много, упомянем лишь, что наиболее крупные издатели, такие как Autodesk , SolidWorks и - все разрабатывают программные продукты для использования в объемной печати металлами, чтобы пользователи могли воплотить в жизнь изделие любой вообразимой формы.
В последнее время появились примеры того, что 3D-детали напечатанные металлом могут быть столь же прочными, как традиционно производимые металлические компоненты, а в некоторых случаях и превосходят их. Созданные с помощью DMLS изделия имеют механические свойства эквивалентные цельнолитым.
Посмотрим же на имеющиеся металлические технологии 3D-печати:
Процесс # 1: Послойное сплавление порошка Процесс 3D-печати металлами, которым наиболее крупные компании пользуются в наши дни, известен как сплавление или спекание порошкового слоя. Это означает, что лазерный или другой высокоэнергетический луч сплавляет в единое целое частицы равномерно распределенного металлического порошка, создавая тем самым слои изделия, один за другим.
В мире есть восемь основных производителей 3D-принтеров для печати металлом, большинство из них расположены в Германии. Их технологии идут под аббревиатурой SLM (выборочное лазерное плавление) или DMLS (прямое спекание металла лазером).
Процесс # 2: Binder Jetting
ExOne производит 3D-печать металлических частей нанося связующее вещество перед обжигом в печи (изображение: ExOne)
Еще один профессиональный метод с послойным соединением - склеивание частиц металла для последующего обжига в высокотемпературной печи, где частицы сплавляются под давлением, составляя единое металлическое целое. Печатная головка наносит соединительный раствор на порошковую подложку послойно, как обычный принтер на листы бумаги, после чего изделие отправляется в обжиг.
Еще одна похожая, но в отдельных деталях разительно отличающаяся технология, в основе которой лежит FDM печать - замешивание металлического порошка в металлическую пасту. С помощью пневматической экструзии 3D-принтер выдавливает ее, подобно тому, как строительный 3D-принтер делает это с цементом, чтобы сформировать 3D-объекты. После того, как нужная форма напечатана, объекты также спекают в печи.
Эту технологию использует Mini Metal Maker - возможно, единственный более-менее доступный 3D-принтер для печати металлом ($1600). Прибавьте стоимость небольшой печки для обжига.
Процесс # 3: Наплавление
Можно подумать, что среди технологий печатью металлом отсутствует похожая на обычную FDM, но это не совсем так. Конечно, вы не сможете плавить металлическую нить в хот-энде своего 3D-принтера, а вот крупные производители владеют такой технологией и пользуются ею. Есть два основных способа печатать цельнометаллическим материалом.
Один из них называется DED (Directed Energy Deposition) или лазерная наплавка. Он использует лазерный луч для сплавления металлического порошка, который медленно высвобождается и осаждается из экструдера формируя слои объекта с помощью промышленного манипулятора.
Обычно это делается внутри закрытой камеры, однако, недавний проект MX3D реализовал аналогичный подход к 3D-печати в сооружении настоящего полноразмерного моста.
Другой называется EBM (Electron Beam Manufacturing - производство электронным лучом), это технология формирования слоев из металлического сырья под воздействием мощного электронного луча, с ее помощью создают крупные и очень крупные конструкции. Если вы не работаете в оборонном комплексе РФ или США, то вряд ли увидите эту технологию живьем.
Еще парочка новых, едва появившихся технологий, используемых пока только их создателями, представлена ниже - в разделе о принтерах.
Используемые металлы
Ti - Титан Чистый титан (Ti64 или TiAl4V) является одним из наиболее часто используемых металлов для 3D-печати, и безусловно - одним из самых универсальных, так как он является одновременно прочным и легким. Он используется как в спекании слоев порошка, главным образом в медицинской промышленности (в персонализированом протезировании), так и в аэрокосмической и автомобильной отрасли (для изготовления деталей и прототипов), и в других областях. Единственная загвоздка - он обладает высокой реакционной способностью, что означает - он может легко взорваться, когда находится в форме порошка, поэтому обязательно должен применяться для печати лишь в среде инертного газа Аргона.
SS - Нержавеющая сталь Нержавеющая сталь является одним из самых доступных металлов для 3D-печати. В то же время, она очень прочна и может быть использована в широком спектре промышленных и даже художественных производств. Этот тип стального сплава, содержащий кобальт и никель, обладает высокой упругостью и прочностью на разрыв. 3D-печать нержавейкой используется в основном лишь в тяжелой промышленности.
Inconel - Инконель Инконель - суперсплав производимый компанией Special Metals Corporation, запатентованный товарный знак. Он состоит в основном из никеля и хрома и имеет высокую жаропрочность. Именно поэтому он используется в основном в нефтяной, химической и аэрокосмической промышленности (например: для создания распределительных форсунок, бортовых “черных ящиков”).
Al - Алюминий Из-за присущей ему легкости и универсальности, алюминий в настоящее время является очень популярным металлом для применения в 3D-печати. Он используется обычно в виде различных сплавов, составляя их основу. Но порошок алюминия взрывоопасен и применяется в печати также в среде инертного газа Аргона.
CoCr - Кобальт-хром
Этот металлический сплав имеет очень высокую удельную прочность. Чаще всего он используется для 3D-печати зубных коронок, мостов и бюгельных протезов.
Cu - Медь За редким исключением, медь и ее сплавы - бронза, латунь - используются для литья с использованием выжигаемых моделей, а не для прямой печати металлом. Это потому, что их свойства далеко не идеальны для применения в промышленной 3D-печати, они чаще используются в декоративно-прикладном искусстве. Однако, с большим успехом они добавляются в пластиковый филамент для 3D-печати на обычных 3D-принтерах.
Fe - Железо Железо и магнитный железняк также, в основном, используются в качестве добавки к PLA-филаменту. В крупной промышленности чистое железо редко находит применение, а о стали мы написали выше.
Au, Ag - Золото, серебро и другие драгоценные металлыБольшинство сплавляющих слои порошка 3D-принтеров могут работать с драгоценными металлами, такими как золото, серебро и платина. Главная задача при работе с ними - убедиться в оптимальном расходе дорогостоящего материала. Драгоценные металлы применяются в 3D-печати ювелирных и медицинских изделий, а также при производстве электроники.
3D принтеры печатающие металлом
# 1: Sciaky EBAM 300 - титановый прутДля печати действительно больших металлических конструкций лучшим выбором будет EBAM от Sciaky . Этот аппарат может быть любого размера, на заказ. Он используется, в основном, в аэрокосмической и оборонной промышленности США.
Как серийную модель, Sciaky продает EBAM 300. Он имеет размер рабочей области со сторонами 5791 х 1219 х 1219 мм.
Компания утверждает, что EBAM 300 также является одним из самых быстрых коммерчески доступных промышленных 3D-принтеров. Конструкционные элементы самолетов, производство которых по традиционным технологиям могло занимать до полугода, теперь печатаются в течение 48 часов.
Уникальная технология Sciaky использует электронно-лучевую пушку высокой мощности для плавки титанового филамента толщиной 3мм, со стандартной скоростью осаждения около 3-9 кг/час.
# 2: Fabrisonic UAM - ультразвуковой
Другой способ 3D-печати больших металлических деталей - Ultrasound Additive Manufacturing Technology (UAM - технология ультразвукового аддитивного производства) от Fabrisonic. Детище Fabrisonic является трехосевым ЧПУ-станком, имеющим дополнительную сварочную головку. Металлические слои сначала разрезают, а затем сваривают друг с другом с помощью ультразвука. Крупнейший 3D-принтер Fabrisonic - “7200”, имеет объем сборки 2 х 2 х 1,5 м.
# 3: Laser XLine 1000 - металлический порошок
Одним из самых крупных на рынке 3D-принтеров печатающих с помощью металлического порошка долго являлся XLine 1000 производства Concept Laser. Он имеет область сборки размером 630 х 400 х 500 мм, а места занимает как небольшой дом.
Изготовившая его немецкая компания, которая является одним из поставщиков 3D-принтеров для аэрокосмических компаний-гигантов, таких как Airbus, недавно представила новый принтер - XLine 2000.
2000 имеет два лазера и еще больший объем сборки - 800 х 400 х 500 мм. Эта машина, которая использует патентованную технологию LaserCUSING (тип селективного лазерного плавления), может создавать объекты из сплавов стали, алюминия, никеля, титана, драгоценных металлов и из некоторых чистых материалов (титана и сортовых сталей.)
Машины, подобные этой, есть у всех основных игроков на рынке 3D-печати металлом: у EOS, SLM, Renishaw, Realizer и 3D Systems, а также у Shining 3D - стремительно развивающейся компании из Китая.
# 4: M Line Factory - модульная 3D-фабрика
Рабочий объем: 398,78 х 398,78 х 424,18 мм
От 1 до 4 лазеров, 400 - 1000 Вт мощности каждый.
Концепция M Line Factory основана на принципах автоматизации и взаимодействия.
M Line Factory, от той же Concept Laser и работающий по той же технологии, делает акцент не на размере рабочей области, а на удобстве производства - он представляет собой аппарат модульной архитектуры, который разделяет производство на отдельные процессы таким образом, что эти процессы могут происходить одновременно, а не последовательно.
Эта новая архитектура состоит из 2 независимых узлов машины:
M Line Factory PRD (Production Unit - производственная единица)
Production Unit состоит из 3-х типов модулей: модуль дозирования, печатный модуль и модуль переполнения (лоток для готовой продукции). Все они могут быть индивидуально активированы и не образуют одну непрерывную единицу аппаратуры. Эти модули транспортируются через систему туннелей внутри машины. Например, когда новый порошок подается, пустой модуль хранения порошка может быть автоматически заменен на новый модуль, без прерывания процесса печати. Готовые детали могут быть перемещены за пределы машины и немедленно автоматически заменяются следующими заданиями.
M Line Factory PCG (Processing Unit - процессинговая единица)
Это независимый блок обработки данных, который имеет встроенную станцию просеивания и подготовки порошка. Распаковка, подготовка к следующему заданию печати и просеивание происходят в замкнутой системе, без участия оператора.
# 5: ORLAS CREATOR - 3D-принтер готовый к работе
Создатели ORLAS CREATOR позиционируют этот 3D-принтер как максимально доступный, простой в обращении и готовый к работе, не требующий установки никаких дополнительных комплектующих и программ сторонних производителей, способный печатать прямо из файла комплектной CAD/CAM их собственной разработки.
# 6: FormUp 350 - Powder Machine Part Method (PMPM)
FormUp 350, работающий в системе Powder Machine Part Method (PMPM) создан компанией AddUp - совместным проектом Fives и Michelin. Это новейший аппарат для 3D-печати металлами, впервые представленный в ноябре на Formnext2016.
Принцип работы у этого 3D-принтера тот же, что и у приведенных выше коллег, но его главная особенность в другом - она заключается в его включенности в PMPM.
Принтер предназначен именно для промышленного использования в режиме 24/7 и рассчитан именно на такой темп работы. Система PMPM включает в себя контроль качества всех комплектующих и материалов на всех стадиях их производства и распространения, что должно гарантировать стабильно высокие показатели качества работы, в чем у Мишлена огромный многолетний опыт.
# 7: XJET - NanoParticle Jetting - струйная печать металлом
Технология впрыска наночастиц предполагает использование специальных герметичных катриджей с раствором, в котором находится взвесь наночастиц металла.
Наночастицы осаждаются и образуют собой материал печатаемого изделия.
Учитывая заявленные особенности технологии (применение металлических частиц наноразмера) несложно поверить создателям аппарата, когда они утверждают о его беспрецедентных точности и разрешении печати по всем трем геометрическим осям.
# 8: VADER Mk1 - MagnetoJet - струйная печать металлом
Технология Зака Вейдера MagnetoJet основана на изучении магнитной гидродинамики, а конкретнее - возможности управлять расплавленным металлом с помощью магнитных полей. Суть разработки в том, что из расплавленного алюминия формируется капля строго контролируемого размера, этими каплями и осуществляется печать.
Размер такой капельки - от 200 до 500 микрон, печать происходит со скоростью 1000 капель в секунду.
Рабочая область принтера: 300 мм х 300 мм х 300 мм
Рабочий материал: Алюминий и его сплавы (4043, 6061, 7075)
И пусть пока это только алюминий, но принтер в 2 раза быстрее порошковых и до 10 раз дешевле.
В 2018 году планируется выпуск Mk2 с 10 печатающими головками, что должно дать прирост скорости печати до 30 раз.
Что ж, посмотрим как они справятся.
# 9: METAL X - ADAM - атомная диффузия
Компания Markforged представила новую технологию 3D-печати металлом - ADAM, и 3D-принтер работающий по этой технологии - Metal X.
ADAM (Atomic Diffusion Additive Manufacturing) - технология атомной диффузии . Печать производится металлическим порошком, где частицы металла покрыты синтетическим связующим веществом, которое удаляется после печати, позволяя металлу соединиться в единое целое.
Главное преимущество технологии - отсутствие необходимости применения сверхвысоких температур непосредственно в процессе печати, а значит - отсутствие ограничений по тугоплавкости используемых для печати материалов. Теоретически, принтер может создавать 3D-модели из сверхпрочных инструментальных сталей - сейчас он уже печатает нержавейкой, а в разработке титан, Инконель и стали D2 и A2.
Технология позволяет создавать детали со сложной внутренней структурой, такой как в пчелиных сотах или в пористых тканях костей, что затруднительно при других технологиях 3D-печати, даже для DMLS.
Размер изделий: до 250мм х 220мм х 200мм.
Высота слоя - 50 микрон.
Того гляди, скоро можно будет распечатать высококачественный нож, например, с нуля, за пару часов, придав ему любой самый замысловатый дизайн.
Хотите больше интересных новостей из мира 3D-технологий?
Конструкция, которая позволяет методом послойного нанесения слоев металла создавать всевозможные детали, называется 3D принтер по металлу.
Для начала, необходим будет компьютер, на который устанавливается специальная программа, помогающие создать виртуальное изображение предмета в трех проекциях, поделенное на цифровые слои.
В 3D принтер по металлу загружают порошок либо металл, которые в процессе работы разогреваются и выдавливаются из головки устройства, нанося слои.
Затем наносится следующий, пока изделие не будет готовым.
3D принтер по металлу позволяет создавать все, что угодно. При этом, получаемые изделия вполне выдерживают конкуренцию с создаваемыми обычными методами.
Отличием 3D технологии считается многофункциональность. Использоваться 3D принтер, печатающий металлом, может любителями, а также профессионалами.
Спектр применения очень разнообразен:
изготовление металлических предметов сложнейших форм;
имитация ковки с использованием дополнительных устройств и др.
Промышленные образцы 3D принтера для печати металлом справятся легко даже с созданием ракетных двигателей, которые от оригинала практически невозможно отличить. Это подтверждает, что пригодна данная технология для изготовления на принтере всевозможных форм и габаритов металлических предметов.
Разнообразие технологий
Распространение в наше время получили два вида технологий – струйная и лазерная. Объединяет их то, что «выращивание» предмета осуществляется путем последовательного создания слоев. Происходит это до тех пор, пока не получится на выходе принтера необходимый объект (технология аддитивная).
Но, разработчики принтеров на этом не остановились и работают над разработкой новых способов печати.
Струйная
Это наиболее старая технология. Важно знать, что ее применение подходит для композитных материалов, т.е. смеси полимеров и металлов. С ее помощью можно формировать на принтере самой различной формы трехмерные объекты.
Порошок, смешивающийся с полимерами, выступает в роли связующего, позволяя во время процесса сырью связываться. Получаемые этим методом детали не относятся к полностью металлическим.
В некоторых случаях предмет, созданный принтером из композита, переплавляется в металлический, но из-за пористости прочность такого изделия невысокая. Чтобы ее увеличить изделия пропитывают металлом (в частности бронзой). Из-за низких прочностных показателей, используется метод в основном в сувенирной промышленности.
Метод ламинирования
Этот способ состоит в поочередном нанесении на платформу металлических листов малой толщины. Формирование изделия заключается в склеивании фольгированных листов.
Объекты, получаемые рассматриваемым способом, нельзя на 100% считать металлическими, поскольку для создания целостности их используют клей.
К достоинствам способа относят:
идентичность получаемого 3D предмета и макета;
экономичность.
Применяют способ в макетировании.
Послойное наплавление
Исходным сырьем при создании предметов данным методом являются металлы с низкой температурой плавления. Металлы и их сплавы с высокой температурой плавления не применяют.
До полировки и после
Поэтому разработчики используют, как и при печати струйной, композитные материалы — BronzeFill, к примеру, состоящий из бронзового порошка и термической пластмассы. Предметы, изготовленные из него, отличаются близкой схожестью с оригинальной деталью и хорошей способностью к шлифованию.
Создаваемые по этой технологии объекты, тоже не относятся к цельнометаллическим.
Способ широко используется в промышленных масштабах для получения экранирующих материалов и необходимых для изготовления печатных плат проводников, позволяющих развивать эту область.
Плавка электронно-лучевая и лазерная
Детали, создаваемые методом плавки с помощью лазера, получаются хорошего качества, но, несмотря на это, используют их не широко из-за ухудшающей прочность пористости. Не могут применяться они там, где необходимо противостоять высокой нагрузке.
Изменить ситуацию можно, применив лазерное спекание, отличающееся от лазерной плавки большей температурой обработки. Оно дает возможность получения на принтере однородных изделий, слабо отличимых от аналогичных, полученных литьем.
Другим похожим способом является электронно-лучевое плавление. Принтеры для него производит фирма Arcam (Швеция).
Технология мало отличается от предшествующей, но имеет такие особенности:
высокая скорость манипулирования электронным пучком;
отсутствие зеркальных электромеханических комплексов.
Видео: печать деталей способом селективного лазерного спекания
Использование расходников, представленных металлами и их сплавами, позволяет получать металлические 3D предметы, печатаемые небольшими партиями и имеющие с оригиналами близкое сходство. Метод не нуждается в развитой инфраструктуре, благодаря чему является ресурсно- и финансово экономичным.
Применяют его достаточно активно в ортопедии для изготовления протезов, а также форсунок к реактивным двигателям и турбин.
Аддитивное лазерное построение (CLAD)
Используют эту технологию чаще для 3D ремонта, чем для печати трехмерной. Предназначена она только для промышленного использования.
Суть ее состоит в нанесении порошка на дефектные места, который затем подвергается обработке лазером.
Перемещаться головка способна в пяти направлениях, а также вращаться в вертикальной плоскости и изменять угол наклона, что открывает большие возможности.
Использовать CLAD возможно для восстановления крупных объектов, в которых обнаружен брак. Его успешно применяют во Франции для ремонта авиамоторов.
Электронно-лучевая плавка произвольная (EBF3)
Она популярна у сотрудников НАСА, поскольку с порошками в невесомости работать невозможна. Их заменили металлическими нитями. Для наплавления слоев потребуется электронно-лучевая пушка.
Испытания в невесомости
Детали для ремонта создаются прямо на орбите, поэтому отпадает необходимость доставлять их с Земли.
Средняя цена
Рынок сегодня заполнен большим ассортиментом принтеров 3D для дома и производства. Среди них немало 3D принтеров по металлу. Цена наиболее качественных конструкций для использования промышленного равна нескольким десяткам тысячам американских долларов, поэтому позволить себе их могут только крупные компании.
Понятно, что 3D принтер для дома имеют меньшую цену – порядка 10-15 тысяч рублей .
Можно, безусловно, найти и менее дорогие 3D принтеры, печатающие металлами, но соответственно с более низким качеством получаемых изделий.
Понимая это, разработчики работают над совершенствованием 3D принтеров по металлу, купить которые можно будет в ближайшее время.
Видео струйной 3D печати технологии по металлу:
Где купить 3Д принтеры и по каким ценам
Первая модель для построения изделий использует расплавленную нить полимерную из пластика ABS +, которая гарантирует невероятную точность и прочность готовой продукции. Чтобы получить красочное изделие, выбирают из девяти расцветок термопластика.
У конструкции 2 режима, которые отличаются толщиной образуемого слоя.
Это компактное устройство открытой конструкции, которое подойдет для индивидуального использования – дома, в офисе, школе и т.д. С его помощью создавать можно игрушки, аксессуары для домашнего пользования, макеты и пр. Модель относится к самой дешевой, но обеспечивает завидное качество и детализацию.
Малый вес – еще одно преимущество принтера. Составляет он 3,6 кг.
Еще один доступный по цене настольный девайс для использования в офисах, используемый для разнообразных целей. Для печати, как и первая модель, он использует ABS нить. Получаемые объекты характеризуются достаточно высокой механической устойчивостью и точностью, отличной визуализацией.
Подойдет новичкам и опытным специалистам.
Бюджетная миниатюрная модель для дома и школы, поставляется почти в собранном виде, поэтому к работе приступать можно сразу после распаковки.
Привлекательная и надежная модель, отличающаяся простой эксплуатацией, небольшими размерами. Объекты создаются из той же нити, что и первые — ABS. Способна формировать любой конфигурации фигуры с внутренними полостями и геометрией. Используется успешно не только в офисах, но и в промышленных производствах.
Заключение
Специалисты уверены, что за печатью 3D будущее и она может вытеснить существующие методы создания прототипов. Ученые усердно занимаются разработкой принтеров для металлургической, строительной, пищевой промышленностей, которые смогут улучшить качество нашей жизни, позволив каждому заняться производством металлических конструкций на дому.
В современной жизни уже ни кого не удивишь 3D принтером, который способен создавать объемные модели из пластика. Однако в тех случаях, когда необходимо создать модель, обладающую высокой прочностью, то такой принтер не поможет. Для этих целей существует промышленный 3D принтер по металлу, который отличается высокой точностью и скоростью создания моделей из металла.
1. Что такое 3D принтер
Трехмерная печать – это последнее слово техники. Все мы знакомы с обычным принтером, на котором можно распечатать текст или изображение. Принцип работы 3D принтера схож с устройством для двухмерной печати. Разница заключается только в том, что 3Д принтер печатает в трех плоскостях. Другими словами трехмерный принтер способен распечатать практически любой объемный предмет. Для получения нужной детали вам потребуется смоделировать ее при помощи специального программного обеспечения.
1.1. Принцип работы 3D принтера по металлу
Принцип работы трехмерного принтера по металлу заключается в сплавлении лазером гранул специального металлического порошка.
Стоит отметить, что 3Д принтер по металлу существенно сокращает сроки изготовления деталей, ведь для получения моделей, имеющих сложную форму традиционным способом, потребуется достаточно много времени. Помимо этого потребуется применение специальных форм для литья либо высокоточная обработка. Очевидно, что все это требует достаточно больших затрат времени, а также финансов. Это и есть основная задача трехмерного принтера – ускорить и упростить производство деталей из металла.
В процессе изготовления нужной детали 3D принтеры по металлу используют большое количество слоев из металлической пудры. При дальнейшей обработке эта пудра сплавляется в одно целое изделие под воздействием высоких температур.
Как вы уже знаете, изготовление детали начинается с изготовления ее модели на компьютере. После того как деталь смоделирована, работник приступает к подготовке принтера. Для начала запускается электронагреватель, после чего специальный металлический порошок засыпается в форму. Далее форма устанавливается на свое место, после чего металлическим порошком заполняется питающая коробка.
Далее 3Д принтер для металла разравнивает верхний слой порошка, который расположен в форме. Для того чтобы придать будущей детали требуемую форму используется специальное связующее вещество, которое подается на печатающие головки по трубкам. Печатные головки, выполняя команды компьютера, движутся по заданной траектории, распыляя тончайший слой связывающего вещества строго в тех местах, где это необходимо.
После того, как очередной слой закончен, металлическая пудра высушивается при помощи специальных нагревателей, которые расположены над формой. После этого вал наносит тонкий слой металлического порошка, и печатающая головка накладывает очередной слой связующего вещества. Стоит отметить, что слой металлической пудры составляет доли миллиметра.
Таким образом, формируется требуемый объект. После завершения печати потребуется провести укладочный процесс – форма с распечатанной деталью помещается в особую печь. Температура в этой печи держится на уровне 180˚С. По прошествии некоторого времени (до 24 часов), жидкость испаряется, а связующее вещество затвердевает. Излишки пудры, оставшиеся на поверхности, убираются путем обдува. После этого все еще хрупкие и пористые детали подвергаются процессу насыщения бронзой. В специальном контейнере, который заполнен оксидом алюминия. Оксид необходим для поддерживания детали в процессе насыщения. После этого в контейнер засыпается бронзовая пудра, и все это помещается в печь на сутки.
Конечно, такой процесс требует достаточно много времени. Однако все же этот метод изготовления деталей из металла существенно быстрее традиционных.
2. 3D принтер печатает металлом: Видео
2.1. Металлический порошок для 3D принтера
Как вы уже знаете, для работы 3D принтеры по металлу используют специальный металлический порошок. Это специальная измельченная пудра из нержавеющей стали. Для того чтобы гранулы не слипались, пудра постоянно подогревается. Однако для трехмерной печати могут использовать и другие порошки – от олова и алюминия, до титана. Для запекания и сплавления гранул пудры между собой промышленный 3D принтер по металлу оснащен специальным лазером, который способен разогревать порошок до достаточно высокой температуры.
Вид порошка выбирается в зависимости от того, в каких условиях будет использоваться готовая деталь. Так, не все модели, которые были изготовлены на 3D принтере по металлу, являются на 100% металлическими.
2.2. 3D принтер печатающий металлом и его преимущества
Современная технология трехмерной печати – это оптимальное решение для реализации многих задач. Во-первых, как уже говорилось, данная технология позволяет существенно экономить время для производства деталей. Кроме этого итоговые детали имеют высокую точность. Помимо всего прочего к преимуществам 3D печати можно отнести следующее:
- 3D принтер для печати металлом одинаково легко изготавливает детали любой сложности;
- Низкая стоимость расходных материалов (металлических порошков);
- Работе с принтером для печати металлом достаточно просто научиться, для этого требуется минимальное количество времени;
- Наладка и диагностика 3D принтера осуществляется в автоматическом режиме;
- Принтер для трехмерной печати крайне просто в управлении. Кроме этого в процессе работы не выделяется никаких запахов или шумов;
- 3D принтер для металла способен выполнять цветную печать. При этом качество и глубина цвета абсолютно не уступают обычным принтерам;
- Для изготовления деталей используются только экологичные и безопасные материалы.
Кроме приведенного списка современные 3Д принтеры по металлу имеют еще массу преимуществ. Это объясняет весьма высокий спрос. Стоит учитывать, что технологии не стоят на месте, трехмерная печать постоянно развивается и улучшается, и в некоторых случаях уже сегодня она способна заменить традиционные методы изготовления деталей из металла.
3D принтер по металлу «ORLAS CREATOR» идеально подходит для применения в медицине и стоматологии. Предоставляет возможность регулировать настройки рабочей платформы и расположение резервуара, отслеживая весь рабочий процесс в трехмерном режиме. Поддерживает Wi-Fi и технологии CAD/CAM.
Позволяет изготавливать:
- Ортодонтические и хирургические инструменты.
- Имплантаты, коронки, брекеты, капы.
- Накладки, вкладки, мосты.
- Имитаторы десен, зубов, имплантатов для тестирования.
Характеристики
- Работа с различными материалами: нержавеющая сталь, инструментальная сталь, кобальтохромовый сплав, алюминий, сплавы на основе никеля, титан, драгоценные металлы.
- Возможности масштабирования: область печати варьируется от 60 до 100 мм в диаметре. Рабочая поверхность настраивается под конкретный материал и поставленные задачи.
- Беспроводной доступ: наблюдение за процессом печати из любой точке мира.
- Облачная система управления: возможность отслеживать работу нескольких устройств через единый интерфейс.
- Система очистки и фильтрации: удаление пыли, поддержание чистоты оптики, охлаждающий механизм.
- Портативный сенсорный экран с высоким разрешением.
Преимущества
Простота использования .
Процесс создания нового продукта, от CAD-файла и до готовности к печати, сводится к трем шагам:
- Построение опорной структуры.
- Применение параметров и запуск печати.
Мощность лазера составляет 250 Вт. Для сравнения, возьмем модели такого же класса от других производителей: ReaLizer SLM 50, Trumpf TryPrint 1000, Concept Mlub cusing R, SLM Solution SLM 125 HL и EOS M 100. Их максимальная мощность не поднимается выше 200 Вт.
Теперь обратим внимание на стоимость: самая низкая цена будет у OR LASER. Получаем идеальное соотношение лучшей цены и мощности.
Надежность
90% комплектующих аппарата ORLAS CREATOR входят в число взыскавших всемирное признание и распространение.
Компактность
Малогабаритный принтер обеспечивает лучшие результаты термической обработки при большей стабильности рабочего процесса. Отсутствует необходимость в предварительном нагреве рабочей области.
Непритязательность
Возможность работы с обширным списком металлических порошков от различных поставщиков.
Технологичность
Внедрение инновационных разработок и передовых технологий обеспечивает высочайшую точность работы, одновременно с удобством управления всеми совершаемыми операциями.
Сокращение времени и расходных материалов, повышение производительности, точности и степени детализации – неоспоримые преимущества аддитивных технологий. Создание высококачественных изделий из металла с помощью промышленного 3D принтера – качественно новый уровень стоматологического лечения.
