3D принтер металлом – 3D-печать металлами

3D-печать металлами

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

Минусы:

  • 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

Общий температурный диапазон печати обычно составляет 195°C — 220°C.

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.

Но прежде, чем 3D-печать металлами действительно захватит мир, необходимо будет преодолеть несколько серьезных проблем. В первую очередь — это высокая стоимость и низкая скорость производства больших серий этим методом.

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 SolidThinking — 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 металлы

Большинство 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 прут

Для 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.

Все необходимые компоненты установлены в относительно компактном корпусе, которому необходимо пространство 90х90х200 см. Много места он не займет, хоть и выглядит внушительно, да и весит 350 кг.

Как можно понять из приведенной производителем таблицы, металлический порошок спекается вращающейся лазерной системой слоями 20-100 мкм толщиной и с размером “пикселя” всего в 40 мкм, в атмосфере азота или аргона. Подключить же его можно к обычной бытовой электросети, если ваша проводка выдержит нагрузку в 10 ампер. Что, впрочем, не превышает требований средней стиральной машины.

Мощность лазера — 250 Ватт. Рабочая область составляет цилиндр 100 мм в диаметре и 110 в высоту.

# 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?

Подписывайтесь на нас в соц. сетях:

Facebook

Vk

Instagram

Youtube

Top 3D Shop — Ваш эксперт на рынке 3D-техники

3dtoday.ru

Домашний 3D-принтер, печатающий металлом — уже реальность

Крайне редко в индустрии 3D-печати появляется 3D-принтер, принцип действия которого строится на абсолютно новом подходе. Сегодня мы можем печатать изделия из сотен различных материалов, но если речь заходит о металлах, цены на 3D-принтеры становятся просто заоблачными. «Металлические» 3D-принтеры могут себе позволить только очень крупные компании, потому что их стоимость начинается от 250000 долларов. Но прогресс не стоит на месте, и когда-нибудь любой желающий сможет приобрести такое чудо техники и печатать металлические изделия, не выходя из дома. Первые шаги уже сделаны. Взять, например, проект аргентинского инженера Гастона Аккарди. Аккарди увлекается 3D-печатью уже более 12 лет и одним из первых привнес эту технологию в Южную Америку. Как-то у него появилась идея сделать абсолютно новый 3D-принтер, но в связи с напряженным графиком он откладывал работу над проектом в течение пяти лет. И вот пару недель назад ему, наконец, удалось выкроить время.
«Это устройство представляет собой гальванический 3D-принтер для работы с металлом, – рассказывает Аккарди. – Послойное наплавление металла в нужных местах происходит за счет электрохимической реакции. Можно использовать самые разные металлы, а также сплавы, проводящие материалы и полупроводники. Но что самое главное – это очень дешевый метод».
Под «дешевым» Аккарди подразумевает «очень дешевый». Дело в том, что он собрал рабочий прототип принтера всего за… 2 доллара (нет-нет, это не опечатка). Так как же работает этот уникальный 3D-принтер? Итак, гальванизация – это процесс покрытия одного металла другим путем электролиза. В 3D-принтере Аккарди нет и намека на технологию лазерного спекания, стереолитографии или наплавления филамента. Вместо этого здесь используется самая обычная металлизация электрическим способом.

Фактически гальванизация становится возможной при наличии источника питания и двух полюсов. Одно поле подключается к детали, которую вы хотите покрыть металлом, другое – к металлу, который будет электроосаждаться. Также вам потребуется электропроводящий раствор, обычно для этих целей используют серную кислоту или лимонный сок. Если гальванизация производится медью, то для достижения наилучших результатов ее нужно просто добавить в раствор.

«Через несколько минут после того как вы начали пропускать ток через раствор, медь начинает покрывать изделие, – объясняет Аккарди. – Оба электрода, которые вы используете, обязательно должно быть электропроводящими».
Принцип действия 3D-принтера Аккарди строится именно на методе гальванизации, однако он еще усовершенствовал его. Он взял маркер, вытащил из него стержень и залил в него раствор кислой меди. Потом он завел одно поле (медную электродную проволоку) внутрь маркера. Под воздействием электрического тока ионы меди выходят из кислоты в маркере, проходят через его кончик и оседают на поверхности платформы для печати, которая покрыта проводящим серебром и подсоединена к другому полю. В результате получается слой металла.
«Фактически вы можете писать медью, – рассказывает Аккарди. – И если вы продолжаете писать одни и те же буквы, снова и снова, они постепенно вырастают в высоту и становятся объемными».
Маркер можно наполнить практически любым проводящим и полупроводящим металлом, будь то титан, золото, железо, платина, никель, хром или сплавы вроде бронзы. Аккарди сказал, что он купил 4-осевой станок с ЧПУ и планирует установить на него свою гальваническую систему. В результате у него должно получиться что-то вроде обычного FFF 3D-принтера, только вместо расплавленного пластика здесь будет использоваться металл. Хотя прототип обошелся Аккарди всего в 2 доллара, он ищет инвесторов, которые помогут ему создать более современное устройство, достойное внимания покупателей.
«Я изобретатель, работающий в самых разных направлениях, – говорит он. – Жизнь похожа на пазл. Вы должны найти столько кусочков головоломки, сколько сможете, а потом начать складывать их».
Аккарди считает, что ему хватит 100000 долларов для реализации своей идеи и последующего запуска принтера в производство и продажу. Если у него все получится, то стоимость 3D-принтера будет колебаться в районе 1000-2000 долларов. В планах у Аккарди собрать устройство с несколькими маркерами, которое сможет одновременно печатать разными металлами. Также ему хочется попробовать наполнить один из маркеров проводящей серебряной краской, чтобы принтер мог наносить металлы и на непроводящие поверхности. Расшифровываем: берется пластиковый предмет и помещается внутрь принтера; на него наносится проводящая серебряная краска; на серебряную краску наносятся разные металлы за счет процесса гальванизации.

Аккарди считает, что его принтер поможет людям создавать уникальные электронные устройства, например, «умные протезы», которые будут определять температуру и давление. Хотя в этом принтере заложен гигантский потенциал, у него есть один существенный недостаток: он очень медленно работает. Сейчас прототип Аккарди наращивает 0,2 мм по оси Z за час. При этом энергопотребление довольно высокое – около 17 В.

О гальванизации известно давно, однако идея ее использования для изготовления металлических изделий может произвести настоящую революцию в мире 3D-печати. Это абсолютно безопасная технология, которую можно применять в домашних условиях. Такой принтер смогут позволить себе небольшие компании, которые давно мечтают перейти к производству металлических изделий, а также простые пользователи, которым не терпится поэкспериментировать с металлами.

3dtoday.ru

Доступный настольный 3D принтер печатающий металлом

Добрый день.

Я хотел бы немного рассказать о нашем маленьком проекте по созданию 3D принтера, печатающего алюминием.

Я читаю данный портал уже несколько лет, но пишу в первый раз. Опыт писать большие тексты на русском языке не большой. Поэтому буду краток.

Наша команда из двух инженеров космической сферы, решила построить доступный 3D принтер по металлу (правильно ‘печатающий металлом’) и после 1,5 года работы мы получили первый положительный результат:

Конечно, данная картинка можно сказать отфильтрована. На самом деле после печати выглядит данный экземпляр вот так: Принцип работы основан на послойной экструзии жидкого алюминия под давлением аргона. Основная проблема данной технологии:
  • Трудность синхронизации начала и конца остановки печати. Тут целая наука по синхронизации срабатывания клапанов газа
  • Нужно учитывать вязкость алюминия, давление в экструдере, скорость печати, и трудность поддержания стабильной температуры алюминия
  • Трудность прослайсить с существующими слайсерами
  • Необходимость газовой ванны (азот либо аргон)
  • Грубые детали (4мм толщиной). Необходим напильник
  • Невозможность печати навесных элементов без поворотного стола
То, же самое на видео:

Ссылка на файлы проекта:

Фотографии на гугл диске->Но, есть и плюсы данного подхода:

  • Высокая скорость печати
  • Большой объем печати
Мы при производстве данного экструдера столкнулись со следующими проблемами:
  • Недостаточная точность оборудования, которое находится у нас в наличии
  • Дороговизна разработки
  • Трудность нахождения комплектующих для экструдера
  • Недостаточная квалификация местных токарей (за приемлемую сумму)
  • Тяжело найти энтузиастов
Например, было трудно выточить сопло в 0.3мм, просто не нашли нормального сверла в городе. Все свои я благополучно обломал при первых попытках.

В общем, все. Если будут вопросы, могу написать подробнее. А пока, не зная интересно ли будет это читателям данного сайта, сэкономлю свою энергию.

С уважением!

3dtoday.ru

Ability3D предлагает первый в мире бюджетный 3D-принтер для печати металлами

Стартап Ability3D сдержал обещание, выпустив первый настольный 3D-принтер для печати металлами и сплавами стоимостью менее $3 000. Чудо-агрегат, впервые продемонстрированный в ноябре прошлого года на выставке Maker Faire в Орландо, использует гибридную производственную схему, сочетая дуговую сварку с механической обработкой. Ради удешевления процесса и максимального упрощения конструкции разработчики не стали мудрить с порошковыми спекающими системами, остановившись на 3D-печати металлической проволокой. Система Ability1 наносит слои металла, последовательно обрабатывая каждый из них фрезером. Ради безопасности пользователей аппарат оснащается закрытым корпусом с вытяжкой и запирающейся дверцей. Рабочий объем позволяет печатать детали размером до 200х200х200 мм из самых разных металлов и сплавов. Точность позиционирования составляет +/- 25 микрон при толщине слоя в пределах 5-1000 мкм. Механическая обработка осуществляется фрезером со скоростью вращения шпинделя до 10 000 оборотов в минуту. Система управляется бортовым компьютером, так что от пользователей требуется лишь подключить монитор, клавиатуру и мышку. Свобода дизайна пока несколько ограничена, причем основная причина лежит в программной составляющей: разработчики писали код с нуля, координируя работу сварочной головки и фрезера, и ПО пока далеко от совершенства. Тем не менее, детали достаточно простых форм уже можно печатать, а конструкторы обещают внести ряд усовершенствований ради повышенной функциональности перед отгрузкой первых партий. В качестве расходных материалов придется использовать не только проволоку, но и баллоны с защитным инертным газом. Компания планирует предлагать некоторые виды проволоки на своем сайте, но не намеревается каким-либо образом ограничивать выбор пользователей. Краудфандинговая кампания по сбору средств на производство была запущена вчера и уже собрала почти $70 тыс. из заявленных $640 000. Самое выгодное предложение оценивается в $2 899 с отгрузкой в октябре этого года. Подробная информация доступна по этой ссылке.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу [email protected]

3dtoday.ru

Промышленные 3D принтеры по металлу, 3D печать металлом в Москве

3D-печать – перспективное для аддитивного производства технологическое достижение, которое в будущем может заменить литье, ковку и иные способы изготовления деталей. Применение 3-х мерных принтеров может быть полезным во многих отраслях.

3D принтер для печати металлом представляет собой технологическое оборудование, которое предназначено для послойного изготовления металлических деталей. С помощью данного вида специальных машин можно производить модификации готовых изделий путем нанесения на них новых покрытий. Процесс начинается с 3-х мерного компьютерного конструирования и создания виртуальной модели.

В ходе проектирования ее делят на цифровые слои. После запуска созданного в цифре объекта в печать из головки трехмерного принтера слой за слоем выделяется на печатающую платформу путем выдавливания жидкий металл. В ином технологическом варианте используется расходный материал в виде содержащего металлические компоненты порошка.

Технологии и способы послойного выращивания 3D печати металлом

Осуществлять 3Д печать металлом можно по одной из 2-х наработанных технологий наслаивания. Доступных для производства методов выращивания предлагается несколько:

  • струйная 3-х мерная печать;
  • ламинирование;
  • наплавление слой за слоем легкосплавных материалов;
  • выборочное (металл и термопластик) лазерное и прямое спекание металлического порошка;
  • выборочная увеличивающая прочность создаваемых деталей плавка металлов лазером и ЭЛ;
  • прямое наращивание слоев лазером и пр.

Струйный промышленный 3D принтер по металлу может работать только с тем материалом, который можно переработать в порошок, он затем связывается в рабочую массу полимерами. По данной технологии создаются имеющие пористую структуру композитные модели. Недостаток малой прочности можно исправить выжиганием полимерной составляющей и спеканием порошка, а также пропиткой бронзой или иным металлом с похожими свойствами.

Полученная методом ламинирования деталь представляет собой набор склеенных между собой тонких металлических листов фольги, которым придали нужную форму аппараты лазерной или иной резки.

При послойном наплавлении задействуются специальные композитные расходные материалы с малой температурой плавления. Например, через экструдеры принтера по металлу может подаваться смесь мелкодисперсного порошка бронзы и термопластика.

Спекание слоев с помощью лазера является эффективной технологической операцией получения высокоточных деталей с необходимыми прочностными характеристиками. В процессе производства не требующих последующей обработки деталей задействуются как благородные металлы, так и легированная сталь разного вида. На платформу наносят подогретый до близкой температуры плавления слой металлического порошка. Его частицы спекаются с предыдущими слоями.

Весьма эффективным зарекомендовала себя 3d печать металлом, в которой параллельно с методом спекания применяется плавка с помощью «пушек» электронно-лучевого прибора.

Прямое наращивание слоев лазером осуществляется напылением частиц расходного материала на часть объекта

Что можно напечатать 3D принтером по металлу?

3d печать металлом отличается универсальностью применения. Металлопринтеры могут использоваться для печати деталей космических аппаратов, самолетов, станочного и иного оборудования. В энергетике сегодня используют изготавливаемые по данной технологии газовые турбины, в самолетостроении – двигатели, в медицине – ортопедические протезы и пр.

Какова стоимость 3D принтеров

Стоимостные параметры промышленных 3д-принтеров для печати по металлу находятся в широком диапазоне и зависят от их характеристик. Например ProJet 660 Pro обойдется покупателю в сумму около 5 млн. р. На рынке оборудования присутствуют дешевые аналоги стоимостью в 40-60 т.р. В качестве примера можно назвать удачные по конструкции высокопроизводительные китайские модели Duplicator 9, D6 и 4S «Iron Man». Наша компания представляет промышленные 3D принтеры по металлу Renishaw AM500 и  Renishaw AM400


ostec-3d.ru

Бытовой 3D-принтер для металла: существует ли он?

Современные домашние 3D-принтеры в основном работают по технологии FDM (моделирование методом наплавления), в которой используется не слишком надежный ABS-пластик. Такая технология подходит для создания прототипов или различных безделушек, но ее потенциала явно недостаточно для производства деталей с высокой степенью прочности и надежности.

Куда более перспективной выглядит технология лазерного спекания, которая позволяет работать с более тугоплавкими материалами. Ее принцип основан на формировании модели из порошкообразного материала под воздействием лазерного луча. Недавно инженеры создали 3D-принтер, который способен создавать объекты из обычного песка, причем вместо лазера в нем используется линза Френеля, которая концентрировала солнечный свет и таким образом плавила песок.

Металл вместо пластика

Более того, уже давно разработано такое устройство, как 3D-принтер для металла. Правда, в этом случае можно говорить лишь о промышленных аппаратах, поскольку их размеры и особенности конструкции пока не позволяют использовать их в домашних условиях.


Наиболее известным 3Д-принтером по металлу является LENS 450. Это устройство позиционируется как бюджетное решение, одинаково подходящее как для производственных, так и для исследовательских целей. В качестве рабочего материала принтер использует мелкодисперсный металлический порошок. Процесс печати осуществляется при помощи оптоволоконного лазера мощностью 400 Вт и проходит при температуре около 1000˚C. При этом принтер способен обеспечить довольно высокое разрешение – до 0,025 мм.

Печать в домашних условиях

К сожалению, пока что уровень технологий не позволяет использовать печать металлом в домашних условиях. Тот же LENS 450, к примеру, имеет габариты 1x1x1,5 м, и это при том, что рабочая область печати составляет всего 1 квадратный дециметр. К тому же, во избежание окисления процесс лазерного спекания металла должен проходить в нейтральных условиях – для этого обычно используется инертный газ аргон. Сами понимаете, дома столь сложные условия обеспечить вряд ли получится.

В общем, пока что для такого устройства, как домашний 3D-принтер металл является недостижимым материалом. Однако прогресс на месте не стоит, поэтому в ближайшем будущем, скорее всего, появятся более компактные модели, и каждый из нас сможет создавать надежные и долговечные металлические детали прямо у себя дома.

3dpr.ru

3d принтер, печатающий металлом, обошелся инженеру всего в 2$

На сегодняшний день индустрия 3d печати на столько развита, что 3d принтеры работают с сотней различных материалов. Но в домашних условиях пользователи в основном ограничены АБС или PLA пластиком. Если речь идет идет об изготовлении металлических деталей, то это могут себе позволить только крупные корпорации, ведь стоимость 3d принтера, работающего с металлами, колеблется в пределах 250-300 тыс. долларов.

И все же, мы не перестаем надеяться, что 3d печать металлами на дому тоже станет вскоре возможной и без нанесения большого ущерба семейному бюджету. Именно это сделал мексиканский инженер Гастон Аккарди. Аккарди имеет дело с технологиями 3d печати уже более 12 лет и был среди тех людей, которые познакомили с этим новшеством Южную Америку.

Он уже давно обдумывал идею создания нового типа 3d принтера, но из-за плотного графика не имел возможность осуществить ее — до недавнего времени.

«Это устройство — гальванический 3d принтер, печатающий металлом, — говорит Аккарди. — Я использую электрохимическую реакцию, чтобы нанести металл туда, где мне это нужно. Здесь могут использоваться многие виды металлов, даже сплавы, проводниковые и полупроводниковые материалы… Но самое лучшее при этом то, что это самый дешевый способ печати металлом».

Говоря «дешево», Аккарди имеет ввиду действительно ОЧЕНЬ дешево, ведь его прототип обошелся ему всего в $2. Как же он работает?

3d принтер Аккарди не использует лазерное спекание или стереолитографию, как большинство других моделей на рынке. Вместо этого, он использует простую концепцию нанесения гальванопокрытия для изготовления металлических объектов.

Для нанесения покрытия гальваническим способом необходим источник энергии и два полюса. Один полюс соединен с той частью, на которую вы хотите нанести металлическое покрытие, другой — с тем, что станет источником металла. Также необходим электропроводящий раствор.

 

Для своего прототипа он взял обычный маркер, достал все изнутри, и наполнил его медным проводящим раствором. Туда же он опускает один полюс (медную электрод-проволоку), чтобы, когда цепь находится под напряжением, касаясь печатающей платформы принтера, которая покрыта серебром и подключена к другому полюсу, ионы меди переходили из внутренней части маркера через его наконечник на поверхность печатающей платформы. Для того, чтобы напечатать трехмерную модель, необходимо оставить этот слой на время.

«Так вы можете буквально писать не чернилами, а медью», — говорит Аккарди.

Маркер может быть наполнен любым проводящим или полупроводниковым металлом, например, титаном, золотом, хромом и т.д.

Источник новости

comments powered by HyperComments

pm3d.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о