3D-печать. Пластик, гипс и фотополимер. Литье из пластика. Макетирование. Изготовление деталей и изделий на заказ и по чертежам.

тел: 8 (977) 291-79-94 info@3dlbl.ru

Новая жизнь металла в аддитивных условиях производства

Знакомство человека с металлом произошло в глубокой древности. За четыре тысячелетия до нашей эры люди уже использовали металлические предметы в качестве оружия, предметов быта и украшений. И лишь в конце восемнадцатого – начале девятнадцатого столетий металлы в значительной мере стали использоваться для производственных целей.

С тех пор начался непрерывный процесс усовершенствований, как свойств самих металлов, так и способов их обработки. Сферы применения этого уникального элемента сегодня ограничить уже нельзя. Металл используется человеком повсеместно и во многом, именно благодаря ему, производственные процессы достигли невероятного прогресса, совершив несколько скачков, известных как «промышленная революция».

3D technology

Современное человечество находится на пороге очередной промышленной революции, основу которой составляют технологии. И, конечно, без металлов здесь тоже не обошлось. Ведь практически каждая инновационная технологическая разработка в той или иной степени связана с металлами.

Ценность 3D печати металлом

Печать металлом на 3D принтере одна из новейших технологий, которой пророчат перспективное развитие и весомую роль в современном серийном производстве. О таком блестящем будущем технологии свидетельствуют нынешние первые успехи внедрения в промышленные циклы. В частности, 3D печать металлом значительно сокращает энергозатраты и отходы производства.

Сегодня, изготовление изделий из металла на 3d принтере доступно как на производственном уровне, так и на бытовом, непрофессиональном оборудовании. Ключевыми различиями здесь выступает цена самого оборудования и расходного материала к нему. Принтеры, печатающие металлом, недешевы, а те, что используются в производстве, стартуют от стоимости, соразмерной покупке маленького самолета.

3d metal

Почему затраты оправданы

Однако, несмотря на дороговизну, затраты являются вполне оправданными. Только представьте, традиционное металлургическое производство более половины металла отправляет в отходы, в некоторых отраслях промышленности отходность составляет девяносто процентов. Аддитивные технологии производства металлических изделий практически на сто процентов безотходны.

Один этот факт стоит затрат на инновационное оборудование. Но правда в том, что это лишь верхушка айсберга преимуществ! 3Д печать металлом позволяет кардинально улучшать качественные показатели и механические свойства готовой продукции. Детали, напечатанные на трехмерном принтере прочнее и легче своих оригиналов. А значит, прослужат дольше и позволят экономить на их эксплуатации.

В аэрокосмической, авиационной промышленности, машиностроении и робототехнике подобная экономия эквивалентна миллиардными сокращениями энергозатрат и расходов на топливо. Именно эти отрасли среди первых оснастили свои производства оборудованием, обеспечивающим 3D печать.

metal 3dp

Использование аддитивного производства из металлов и его перспективы

В промышленных масштабах 3Д печать металлом пока используют в:

● прототипировании;
● мелкосерийном производстве функциональных деталей;
● изготовлении сувенирной продукции;
● ювелирном деле.

Однако уже совсем скоро крупные автомобилестроительные концерны, авиационные предприятия и аэрокосмические корпорации заявили о намерениях полного перехода на аддитивное производство.

Технологии печати металлом на 3D принтере на сегодняшний день представлены несколькими методами. Каждый из них целесообразен области своего применения и отличается сложностью, материалом, оборудованием, программным обеспечением и постобработкой. Изделия, созданные таким образом могут иметь вид металла, быть металлическими или являться сплавом. Разнятся также свойства готовых изделий.

3d additive manufacturing.jpg

Особенности использования металла в технологии FDM

Самым доступным непроизводственным методом является печать 3d пластиком с частицами металла по технологии FDM. Филамент для такого трёхмерного принтера может содержать значительные вкрапления металлического порошка, за счёт которого готовое изделие выглядит и даже весит, сходно с оригинальным металлическим прототипом.

metall 3d print

Эта технология проста и удобна для изготовления сувенирной продукции, воплощения дизайнерских идей интерьерного декора, для создания бижутерии, оригинальных макетов и презентационного реквизита. Всевозможные изделия под бронзу, медь, серебро, золото, смотрятся эффектно и даже могут покрываться вполне настоящей патиной, но только по поверхностному слою.

Fused Deposition Modeling или FDM представляет собой технологию, с помощью которой можно слой за слоем строить изделия, функциональные прототипы и детали из металлических термопластиков инженерного уровня. Построенные модели будут обладать массой уникальных свойств. В частности, сложной геометрией, устойчивостью к химическим, термическим, механическим нагрузкам.

Другими словами, готовые изделия будут во многом не уступать металлическим моделям изготовленным традиционными способами, а по некоторым параметрам, превосходить их. И это при том, что технология освобождает от каких-либо производственных или конструкторских ограничений, снижает временные и материальные затраты.

Промышленные технологии трехмерной печати металлом

Объемная печать металлом и металлическими сплавами в чистом виде, относится к сфере профессионального аддитивного синтеза. В качестве расходного материала обычно выступает металлический порошок, а его превращение в металлическое изделие происходит под воздействием лазера или электронного луча.

3d printing metal

Методы SLM (селективное лазерное сплавление) и DMLS (прямое лазерное спекание) характеризуются послойным сплавлением металлического порошка. Похожей технологией является метод SLS, при котором порошок нагревается до высоких температур, а затем, частицы порошка и слои спекаются между собой лазером.

Binder Jetting – частицы металлического порошка связываются специальным составом, а затем, изделие обжигается в печи, где материал сплавляется в единую конструкцию. Методы лазерной наплавки, сплавки и спекания имеют общий принцип с технологией воздействия на частицы металла электронным лучом (EBM).

Для печати металлическими порошками часто необходимы специальные условия, в частности камеры, заполненные инертным газом. Металлы в порошкообразном состоянии, обладают высокой реактивностью. Инертная среда позволяет обезопасить процесс печати и избежать нежелательных и взрывоопасных реакций.

Металлы, использующиеся в объемной печати

Наиболее распространенными металлами, использующимися в 3Д печати являются:

● Титан – универсальный, легковесный и прочный металл.
● Алюминий – является основой множества высокотехнологичных сплавов, один из самых популярных металлов для объемной печати.
● Медь – не используется для непосредственной трехмерной печати, однако очень удобен для создания металлических пластиковых филаментов.
● Железо – также используется в качестве металлической примеси к PLA филаментам.
● Драгоценные металлы – безальтернативные материалы в ювелирной и электронной промышленности. Недостаток – дороговизна золота, платины, серебра, как расходных материалов.
● Нержавеющая сталь – прочный, упругий металл с отличными характеристиками взаимодействия в сплавах.
● Кобальт-хром – прочный материал, пользующийся большим спросом в стоматологии и протезировании.
● Запатентованные суперсплавы.

Стоит отметить, что будущее печати металлом на 3D принтере за суперсплавами, они уже сейчас широко применяются в таких отраслях как медицинская трансплантология, стоматология, робототехника, станкостроение.

3d metal application