3D печать алюминием – это технология создания прототипов деталей и изделий из алюминия методом послойного лазерного спекания, сплавления материала. С помощью трехмерных технологий стало возможным создавать элементы со сложной геометрией и замысловатыми конструкциями, а также сборочные узлы из нескольких деталей.
Свойства и применение алюминия в трехмерной печати
Легкость, мягкость, пластичность, устойчивость к коррозии – свойства алюминия, давно и по достоинству оценённые в промышленных масштабах. Этот металл давно и успешно применяется в таких отраслях промышленности как авиация, аэрокосмонавтика, автомобилестроение, станкостроение, медицина. Несмотря на активное использование, свойства алюминия постоянно совершенствуют.
Почему используют сплавы на основе алюминия, а не чистый металл
Этот материал не имеет собственного запаса прочности, а потому, для функциональности алюминия его сплавляют с другими материалами, например, медью, марганцем, магнием.
Традиционно, для работы с алюминиевыми сплавами используют штамповку, литьё, ковку, обработку на фрезерных станках. Эти процессы довольно трудоёмки, затратны, высокоотходны и в значительной степени проигрывают 3д печати.
Самая распространённая аддитивная технология для работы с алюминием
Выборочная лазерная плавка (SLM) – технология посредством которой осуществляется 3D печать алюминия. Под действием высокомощных лазеров, мелкодисперсный алюминиевый порошок, применяемый в качестве сырья, спекается в трехмерные конструкции слой за слоем. Минимальная толщина изделия обычно составляет один миллиметр и более, а толщина каждого слоя порошка колеблется в диапазоне от 5 до 30 микрометров.
Этапы процесса объемной печати алюминием
Технологический процесс представляет собой несколько циклов:
● на компьютере создаётся цифровая модель изделия;
● модель разбивается на слои;
● рабочая камера 3D принтера заполняется инертным газом;
● на рабочий стол наносится тонкий слой алюминиевого порошка;
● слой сплавляется лазером согласно его цифровой модели;
● затем процесс повторяется слой за слоем.
Особенностью 3Д моделирования для печати алюминием является выращивание структур поддержки из этого материала. Конфигурация структур поддержки, обычно неизвестна изначально и строится программой автоматически. Удаление структур в ходе постобработки изделия, происходит вручную и является трудоемкой и щепетильной работой.
Преимущества алюминиевых изделий, созданных на 3д принтере
3D печать алюминием даёт возможность получать не только сложные, но и очень точные прототипы, при этом значительно снижая себестоимость изделий. Готовые изделия, детали из алюминия для промышленного использования обладают уникальными качествами, например, позволяют максимально снизить вес и объём конструкций, их общую стоимость.
Традиционные технологии в значительной степени сдерживают перспективы использования алюминиевых сплавов в промышленности. Даже самые прогрессивные методы литья и фрезерной обработки алюминия не позволяют создавать высокоточные и ультратонкие конструкции. Аддитивные технологии же, не только справляются с такими задачами, но и открывают ряд новых возможностей.
Прогнозы использования алюминия и сплавов на его основе в аддитивном производстве
На сегодняшний день совершенствуются не только свойства алюминиевых сплавов, но и разрабатываются инновационные материалы. Среди последних инноваций – добавление к алюминию наночастиц циркония, предотвращающих разрушение металла под воздействием высоких температур. Уже на стадии 3Д печати, от воздействия лазера, алюминий защищает каркас из наночастиц, сохраняя его свойства и оставаясь прочным.
Сегодня алюминиевая промышленность вкладывает десятки миллионов долларов в развитие технологий 3D печати алюминиевых изделий. Строятся исследовательские и производственные центры, в задачи которых входит создание новых материалов и методов печати алюминием. Что ж, перспективы развития отрасли с аддитивными технологиями впечатляющие.
