3D printanje metala

Nedavno smo napravili demonstraciju metala3D ispis, i to smo vrlo uspješno završili, pa što je metal3D ispisKoje su njegove prednosti i nedostaci?

3D printanje metala je tehnologija aditivne proizvodnje koja gradi trodimenzionalne objekte dodavanjem metalnih materijala sloj po sloj. Evo detaljnog uvoda u 3D printanje metala:

Tehnički princip
Selektivno lasersko sinteriranje (SLS): Korištenje visokoenergetskih laserskih zraka za selektivno taljenje i sinteriranje metalnih prahova, zagrijavajući praškasti materijal na temperaturu malo ispod njegove točke taljenja, tako da se formiraju metalurške veze između čestica praha, čime se objekt gradi sloj po sloj. U procesu ispisa, jednoliki sloj metalnog praha prvo se polaže na platformu za ispis, a zatim laserska zraka skenira prah prema obliku presjeka objekta, tako da se skenirani prah topi i stvrdnjava zajedno. Nakon završetka sloja ispisa, platforma se spušta za određenu udaljenost, a zatim se nanosi novi sloj praha, ponavljajući gornji postupak dok se cijeli objekt ne otisne.
Selektivno lasersko taljenje (SLM): Slično SLS-u, ali s većom laserskom energijom, metalni prah može se potpuno rastopiti kako bi se formirala gušća struktura, veća gustoća i bolja mehanička svojstva, a čvrstoća i točnost tiskanih metalnih dijelova su veće, blizu ili čak premašuju dijelove proizvedene tradicionalnim proizvodnim postupkom. Pogodno je za proizvodnju dijelova u zrakoplovstvu, medicinskoj opremi i drugim područjima koja zahtijevaju visoku preciznost i performanse.
Taljenje elektronskim snopom (EBM): Korištenje elektronskih snopova kao izvora energije za taljenje metalnog praha. Elektronski snop ima karakteristike visoke gustoće energije i velike brzine skeniranja, što može brzo otopiti metalni prah i poboljšati učinkovitost ispisa. Ispis u vakuumskom okruženju može izbjeći reakciju metalnih materijala s kisikom tijekom procesa ispisa, što je pogodno za ispis legura titana, legura na bazi nikla i drugih metalnih materijala osjetljivih na sadržaj kisika, često korištenih u zrakoplovstvu, medicinskoj opremi i drugim vrhunskim područjima.
Ekstruzija metalnog materijala (ME): Metoda proizvodnje temeljena na ekstruziji materijala, pri čemu se metalni materijal ekstrudira u obliku svile ili paste pomoću ekstruzijske glave, a istovremeno se zagrijava i stvrdnjava, kako bi se postiglo akumulacijsko oblikovanje sloj po sloj. U usporedbi s tehnologijom laserskog taljenja, investicijski troškovi su niži, fleksibilniji i praktičniji, posebno pogodni za rani razvoj u uredskom i industrijskom okruženju.
Uobičajeni materijali
Titanijeva legura: ima prednosti visoke čvrstoće, niske gustoće, dobre otpornosti na koroziju i biokompatibilnosti, široko se koristi u zrakoplovstvu, medicinskoj opremi, automobilskoj industriji i drugim područjima, kao što su lopatice zrakoplovnih motora, umjetne zglobove i proizvodnju drugih dijelova.
Nehrđajući čelik: ima dobru otpornost na koroziju, mehanička svojstva i svojstva obrade, relativno nisku cijenu, jedan je od najčešće korištenih materijala u 3D printanju metala, može se koristiti za izradu raznih mehaničkih dijelova, alata, medicinskih uređaja i tako dalje.
Aluminijska legura: niska gustoća, visoka čvrstoća, dobra toplinska vodljivost, pogodna za izradu dijelova s ​​visokim zahtjevima za težinu, kao što su blokovi cilindara automobilskih motora, dijelovi zrakoplovnih konstrukcija itd.
Legura na bazi nikla: s izvrsnom čvrstoćom na visokim temperaturama, otpornošću na koroziju i oksidaciju, često se koristi u proizvodnji komponenti otpornih na visoke temperature kao što su zrakoplovni motori i plinske turbine.
prednost
Visok stupanj slobode dizajna: Mogućnost postizanja proizvodnje složenih oblika i struktura, poput rešetkastih struktura, topološki optimiziranih struktura itd., koje je teško ili nemoguće postići u tradicionalnim proizvodnim procesima, pruža veći inovacijski prostor za dizajn proizvoda i omogućuje proizvodnju lakših, visokoučinkovitih dijelova.
Smanjenje broja dijelova: više dijelova može se integrirati u cjelinu, smanjujući proces spajanja i montaže između dijelova, poboljšavajući učinkovitost proizvodnje, smanjujući troškove, ali i poboljšavajući pouzdanost i stabilnost proizvoda.
Brza izrada prototipa: Može proizvesti prototip proizvoda u kratkom vremenu, ubrzati ciklus razvoja proizvoda, smanjiti troškove istraživanja i razvoja te pomoći poduzećima da brže plasiraju proizvode na tržište.
Prilagođena proizvodnja: Prema individualnim potrebama kupaca, mogu se proizvesti jedinstveni proizvodi koji zadovoljavaju posebne zahtjeve različitih kupaca, prikladni za medicinske implantate, nakit i druga prilagođena područja.
Ograničenje
Loša kvaliteta površine: Hrapavost površine tiskanih metalnih dijelova je relativno visoka te je potrebna naknadna obrada, poput brušenja, poliranja, pjeskarenja itd., kako bi se poboljšala završna obrada površine, što povećava troškove i vrijeme proizvodnje.
Unutarnji nedostaci: tijekom procesa ispisa mogu postojati unutarnji nedostaci poput pora, nestopljenih čestica i nepotpunog spajanja, koji utječu na mehanička svojstva dijelova, posebno pri primjeni visokog opterećenja i cikličkog opterećenja, potrebno je smanjiti pojavu unutarnjih nedostataka optimizacijom parametara procesa ispisa i primjenom odgovarajućih metoda naknadne obrade.
Ograničenja materijala: Iako se vrste metalnih materijala dostupnih za 3D ispis povećavaju, još uvijek postoje određena ograničenja materijala u usporedbi s tradicionalnim metodama proizvodnje, a neke visokoučinkovite metalne materijale teže je ispisati i troškovi su veći.
Problemi s troškovima: Troškovi opreme i materijala za 3D ispis metala relativno su visoki, a brzina ispisa je spora, što nije toliko isplativo kao tradicionalni proizvodni procesi za proizvodnju velikih razmjera, te je trenutno uglavnom prikladno za male serije, prilagođenu proizvodnju i područja s visokim zahtjevima za performansama i kvalitetom proizvoda.
Tehnička složenost: 3D printanje metala uključuje složene procesne parametre i kontrolu procesa, što zahtijeva profesionalne operatere i tehničku podršku, te zahtijeva visoku tehničku razinu i iskustvo operatera.
Područje primjene
Zrakoplovstvo: Koristi se za proizvodnju lopatica zrakoplovnih motora, diskova turbina, struktura krila, dijelova satelita itd., što može smanjiti težinu dijelova, poboljšati učinkovitost goriva, smanjiti troškove proizvodnje i osigurati visoke performanse i pouzdanost dijelova.
Automobil: Proizvodnja blokova cilindara automobila, ljuskica mjenjača, laganih konstrukcijskih dijelova itd., kako bi se postigla lagana konstrukcija automobila, poboljšala ekonomičnost goriva i performanse.
Medicina: Proizvodnja medicinskih uređaja, umjetnih zglobova, zubnih ortopedskih pomagala, implantabilnih medicinskih uređaja itd., prema individualnim razlikama pacijenata, prilagođena proizvodnja, poboljšava prikladnost medicinskih uređaja i učinke liječenja.
Proizvodnja kalupa: Proizvodnja kalupa za injekcijsko brizganje, kalupa za lijevanje pod pritiskom itd. skraćuje ciklus proizvodnje kalupa, smanjuje troškove, poboljšava točnost i složenost kalupa.
Elektronika: Proizvodnja radijatora, školjki, tiskanih pločica elektroničke opreme itd., kako bi se postigla integrirana proizvodnja složenih struktura, poboljšale performanse i učinak odvođenja topline elektroničke opreme.
Nakit: Prema kreativnosti dizajnera i potrebama kupaca, može se izraditi razni jedinstveni nakit kako bi se poboljšala učinkovitost proizvodnje i personalizacija proizvoda.