3Д принтеры по металлу – 3D-принтеры по металлу, технологии и стоимость

3D-принтеры по металлу, технологии и стоимость

В этом подробном гиде мы рассмотрим основные принципы технологий  3D-печати металлами, расскажем о разнице между ними и приведем примеры применения. Прочитав эту статью, вы узнаете об их преимуществах и ограничениях. Читайте статью и смотрите видео о 3D-печати металлами.

Содержание:
 

SLM & DMLS: в чем разница

Как работает 3D-печать металлами

Характеристики SLM & DMLS

Параметры принтера

Адгезия между слоями

Область поддержки и ориентация деталей

Полые секции и облегченные конструкции

Расходные материалы для SLM и DMLS

Другие технологии

Осаждение материала путем направленного энергетического воздействия (Directed Energy Deposition)

Послойное нанесение связующего материала (Binder Jetting)

Постобработка

3D-принтеры для печати металлами:

Markforged

HP Metal Jet

Aurora Labs

Digital Metal

3DSLA.RU

Shining 3D

Stratasys

Промышленные 3D-принтеры для печати металлами:

Fabrisonic

Concept Laser

Sciaky

3D Systems

EOS

Своими руками: 3D-принтер по металлу для дома

Mini Metal Maker

DESKTOP METAL Studio System

Ability3D — 888

Плюсы и минусы 3D-печати металлами

Плюсы

Минусы

Выводы

SLM & DMLS: в чем разница

Выборочное лазерное плавление (SLM) и прямое лазерное спекание металлов (DMLS) являются двумя процессами аддитивного производства, которые относятся к семейству трехмерной печати порошковым слоем. Эти две технологии имеют много общих черт: обе используют лазер для спекания или выборочного плавления частиц металлического порошка, связывая их вместе и создавая слои изделия, один за другим. 

Различия между SLM и DMLS сводятся к основам процесса склеивания частиц (а также к патентам): в SLM лазер расплавляет металлический порошок, а в DMLS частицы порошка нагреваются меньше и спекаются между собой, не переходя в жидкую фазу.

Основное отличие DMLS от традиционных технологий производства металлических деталей в том, что DMLS-принтер создает объекты без остаточных внутренних напряжений, которые могут снижать качество металлических компонентов изготовленных литьем и штамповкой. Это важно для деталей производимых для автомобильной и аэрокосмической отрасли, так как они должны выдерживать высокие нагрузки.

В SLM лазер расплавляет каждый слой металлического порошка, и перепады температур могут приводить к возникновению внутренних напряжений в детали, что потенциально может сказаться на ее качестве, хоть и в меньшей степени чем, например, при литье. В этом вопросе преимущество SLM перед традиционными технологиями меньше, чем преимущество DMLS. С другой стороны, спеченные по технологии DMLS детали уступают в монолитности и запасе прочности деталям напечатанным по методу SLM.

Технологии похожи до степени смешения, как по принципу действия, так и по используемым техническим решениям, потому некоторые 3D-принтеры способны печатать по обеим методикам.  

Обе технологии, SLM и DMLS, используются в промышленности для создания деталей для различных областей машиностроения. В этой статье мы используем термин «3D-печать металлами» для обозначения обоих процессов в целом, и описываем их основные механизмы, что поможет инженерам и дизайнерам в понимании преимуществ и ограничений технологии.

Расскажем и о других технологиях 3D-печати металлами, менее распространенных, таких как электронно-лучевое плавление (EBM) и ультразвуковое аддитивное производство (UAM). 

Процесс печати SLM / DMLS:

Более подробно о методе SLM Вы можете прочитать в нашей статье.

 

Как работает 3D-печать металлами

Процессы изготовления деталей по технологиям SLM и DMLS очень схожи.
Основные этапы:

• Камеру построения сначала заполняют инертным газом (например, аргоном) для минимизации окисления металлического порошка, а затем нагревают до оптимальной температуры производства.

• Тонкий слой металлического порошка распределяется по платформе построения, а высокомощный лазер сканирует поперечное сечение компонента, плавя или спекая вместе металлические частицы и создавая следующий слой. Вся область модели подвергается обработке, поэтому деталь сразу твердая.

• После завершения формирования слоя, платформа построения опускается на толщину слоя и рекоутер наносит следующий слой порошка. Процесс повторяется до завершения всей детали.

Когда процесс печати завершается, детали полностью находятся в металлическом порошке. В отличие от процесса спекания полимерного порошкового слоя (такого как SLS), детали прикрепляются к платформе построения с помощью области поддержки. Области поддержки строятся с использованием того же материала, что и деталь, их необходимо использовать для избегания деформации и искажений, которые могут возникнуть из-за высоких температур обработки.

Когда камера построения остывает до комнатной температуры, неизрасходованный порошок вручную удаляется, а детали обычно подвергаются дополнительной термической обработке для снятия остаточных напряжений, затем удаляют поддержки. Детали отделяются от платформы построения и готовы к использованию или последующей обработке. 

Схема принтера SLM / DMLS:

Характеристики SLM & DMLS

Параметры принтера

В SLM и DMLS почти все параметры процесса устанавливаются производителем принтера. Высота слоя, используемого в 3D-печати металлами, колеблется обычно от 20 до 50 микрон и зависит от свойств материала.

Стандартная область 3D-печати металлами варьируется около 250 x 150 x 150 мм, доступны принтеры и с большей областью печати, около 500 x 280 x 360 мм. Точность размеров, которую может достичь 3D-принтер для печати металлами, составляет приблизительно ± 0,1 мм.

Металлический порошок в SLM и DMLS используются повторно: обычно менее 5% уходит в отходы. После каждой печати неиспользованный порошок собирают, просеивают и затем смешивают с новым материалом, до состава необходимого для следующей печати.

В отходы идут, в основном, поддержки.

Небольшое серийное производство рамы велосипеда с использованием SLM. Предоставлено: Renishaw и Empire Cycles.

Адгезия между слоями

Металлические детали, изготовленные методами SLM и DMLS, имеют почти изотропные механические и термические свойства. Они твердые, с очень небольшой внутренней пористостью (менее 0,2-0,5%). 

Металлические 3D-печатные детали имеют более высокую прочность и твердость и часто более гибкие, чем детали, изготовленные традиционным способом. Однако они более склонны к усталости.

Например, посмотрите в таблице ниже на механические свойства 3D-печатного сплава AlSi10Mg EOS и литого сплава A360. Эти два материала имеют очень похожий химический состав, с высоким содержанием кремния и магния. 3D-печатные детали имеют превосходные механические свойства и более высокую твердость по сравнению с литым материалом.

Из-за гранулированной формы порошка, шероховатость поверхности (Ra) металлической 3D-печатной детали составляет примерно 6-10 мкм. Эта относительно высокая шероховатость поверхности может частично объяснить более низкую усталостную прочность сплава.

Сравнение механических свойств отдельных разновидностей 3D-печатных и литых деталей:

Основные характеристики	AlSi10Mg (3D-печатный сплав)	A360 (Литой сплав)
Предел текучести (деформация на 0,2%)	XY: 230 MPa Z : 230 MPa	165 MPa
Прочность на растяжение	XY: 345 MPa Z : 350 MPa	317 MPa
Модуль	XY: 70 GPa Z : 60 GPa	71 GPa
Удлинение при разрыве	XY: 12% Z : 11%	3.5%
Твердость	119 HBW	75 HBW
Усталостная прочность	97 MPa	124 MPa

Область поддержки и ориентация деталей

Области поддержки при 3D-печати металлами требуются всегда, из-за очень высокой температуры обработки, и они обычно строятся с использованием решетчатой ​​структуры. 

Область поддержки в 3D-печати металлами выполняет три функции:

• Обеспечивает подходящую платформу для следующего слоя;

• Прикрепляет деталь к платформе построения и предотвращает ее деформацию;

• Отводит тепло от детали и позволяет ей остывать с контролируемой скоростью.

Детали часто ориентированы под углом, чтобы минимизировать вероятность деформации и максимизировать прочность в критических направлениях. Однако это увеличивает объем необходимой области поддержки, время печати, количество материала и общую стоимость.

Деформация также может быть сведена к минимуму с использованием бессистемных/случайных шаблонов сканирования, т.е. последовательности прохода лазером участков слоя. Эта стратегия сканирования предотвращает накопление остаточных напряжений в каком-либо конкретном направлении.

Поскольку стоимость 3D-печати металлами очень высока, часто используются симуляции, для прогнозирования поведения детали во время печати. Алгоритмы непрерывной оптимизации также используются не только для максимизации механических характеристик и создания легких деталей, но и для минимизации необходимой области поддержки и вероятности деформации.

top3dshop.ru

промышленный 3d принтер по металлу российского производства

Координатно-кинематический модуль
Рабочий ход координатного стола вертикального перемещения, мм	280
Шаг перемещений (дискретность задания ), мкм	1
Рабочий ход  перемещений  разравнивателя порошка, мм, не менее	500
Лазерно-оптический модуль
Длина волны, мкм	1,05-1,08
Средняя мощность, Вт	200-300
Точность позиционирования гальваносканера, мкм, не хуже	3
Скорость позиционирования до, мм/сек.	9000
Поле обработки (сканирования), мм	60х60, 100×100, 250×250
ТВ-система с  выводом увеличенного изображения зоны обработки на монитор	+
Технологический модуль
Размеры рабочей платформы, не менее, мм	250×250
Максимальная температура нагрева рабочей платформы,°С	250
Блок нанесения и разравнивания слоев порошка	+
Блок дозатора порошка	+
Возможность регулировки дозы порошка.	диапазоне 1-30 см3
Контейнер с порошком для пополнения дозатора	+
Бункер с контейнером для сбора излишков порошка	+
Герметичная рабочая камера с системой заполнения и продувки камеры в процессе построения защитным газом	+
Газовая система (подготовка и подача защитных газов)	+
Датчик температуры, давления, процентного содержания кислорода в рабочей камере	+
Датчик процентного содержания кислорода в помещении, Датчик расхода защитного газа	+
Система пожаротушения	+
Модуль управления
Система ЧПУ	+
Пульт управления	Монитор, клавиатура, «мышь»
Операционная система	Windows
Управляющая программа	ML691.

www.laserapr.ru

Недорогой 3D-принтер по металлу на базе сварочного аппарата / Habr

В Мичиганском технологическом университете разработан 3D-принтер на базе аппарата для дуговой электросварки. Чертежи, спецификации и софт для принтера полностью открыты, а стоимость частей и материалов для сборки принтера — меньше 2000 долларов. В отличие от недавно анонсированного принтера по металлу Mini Metal Maker, который использует металлоглину и требует обжига изделий после печати, принтер из Мичиганского технологического использует обычную сварочную проволоку, и не требует никакой дополнительной обработки готовых изделий (если не считать обработку напильником).

Существующие сегодня промышленные металлические 3D-принтеры стоят сотни тысяч долларов. Сварочные роботы, с которыми всё же корректнее сравнивать мичиганскую разработку, тоже недёшевы. Радикального снижения цены удалось добиться, совместив две уже существовавшие технологии — дуговую сварку и дельта-робота Rostock из проекта RepRap для позиционирования детали.

Разрешение принтера пока что довольно низкое, но это связано прежде всего с использованием серийного сварочного аппарата, минимальный диаметр сварочной проволоки в котором 0.8 миллиметра. Если модифицировать сварочный аппарат для работы с более тонкой проволокой и меньшими токами, то вполне можно достичь гораздо большей точности.

Кроме проволоки для работы принтера необходим газ. Разработчики использовали смесь аргона и углекислого газа. Кроме того, техника безопасности при работе с металлическим принтером аналогична технике безопасности при сварке, так что работать с ним в домашних условиях не получится — нужна отдельная мастерская.

Статья с описанием принтера и экспериментов с ним опубликована в журнале IEEE Access, есть свободный препринт на academia.edu. Все материалы, включая чертежи деталей и инструкцию по сборке, есть в вики проекта.

habr.com

3D принтер по металлу: описание технологии, возможности применения

3D печать – это одно из самых сложных направлений в сфере современных технологий и является важным элементом в области современного производства. С помощью принтеров, осуществляющих трехмерную печать, открываются широкие возможности, в том числе для предпринимательской деятельности. Имеются все предпосылки для того, что такая технология в недалеком будущем заменит стандартные методы производства: литье, ковка и т. п. Данная статья ответит на вопросы: что такое 3D печать по металлу и каковы главные направления развития этой технологии.

Что такое 3D-принтер для металла

Это специальное устройство, которое дает возможность создавать металлические изделия и наносить специальные слои на формирующиеся детали. То есть формирование объекта принтером происходит послойно.

Первым делом при помощи компьютера и специальной программы создается виртуальная модель в трех плоскостях, разделенная на цифровые слои. В процессе печати объекта, из головки принтера на печатающую платформу выделяется жидкий металл или порошок, тем самым создавая начальный слой. Далее автоматически формируется следующий слой металла. Итак, слой за слоем, создается готовое изделие.

Данное устройство дает возможность для изготовления самых разнообразных изделий. Используемые современные разработки очень конкурентоспособны на фоне стандартных методик производства металлических объектов.

Какие работы могут выполняться

Технология 3D печати является многофункциональной. Ее применяют в своей деятельности как профессионалы, так и обычные любители. Спектр применения довольно обширен: изготовление сложных по форме металлических изделий, имитирование обычной ковки. Для этих целей не нужно привлекать дополнительное оборудование и устройства.

промышленный 3Д принтер

Промышленный 3D принтер способен напечатать даже двигатель для ракеты, который будет трудно отличить от оригинала, изготовленного стандартным способом. Отсюда следует вывод – эта технология может изготавливать почти любые металлические предметы.

Технологии печати

На данный момент используется всего 2 основных способа печати изделий из металла: струйная и лазерная технология. В обоих случаях происходит последовательное нанесение слоев металла (аддитивная технология), пока на выходе не получится требуемый объект. Но технологии не стоят на месте, разработчики развивают новые методы печати.

1. Струйная печать

Эта разновидность печати одновременно является и самой ранней и успешной в аддитивной технологии. Но здесь нужно четкое понимание того, что данный подход может применяться лишь для создания композитных (смесь металла с полимерами) деталей из-за специфики производства. Такой способ формирует любой трехмерный объект из порошковых материалов. Порошок смешивается с полимерами, которые помогают сырью связываться во время печати. Поэтому изготавливаемые по данной технологии изделия нельзя считать полностью металлическими.

Существует вариант, при котором композитный предмет переплавляется в цельнометаллический. Из-за пористости, данные изделия не обладают хорошей прочностью. Для ее повышения можно прибегнуть к пропитке модели бронзой или другим металлом.

Из-за невысокой прочности изделий данную технологию используют, прежде всего, при изготовлении сувениров.

2. Печать методом ламинирования

В данной технологии тонкие листы металла постепенно наносятся на платформу. Формирование происходит при помощи резки листов (металлической или лазерной) и их склеивания, в результате чего получается 3Д модель. В качестве расходного материала использоваться фольга.

Полученное изделие не является на 100 процентов металлическими. Это объясняется тем, что для придания целостности предмету применяется клей.

Главным достоинством является экономичность и близкое сходство получаемых деталей с макетом. Часто данный подход применяют для создания макетов.

3. Наплавка слоями

В данном случае в качестве сырья используются легкоплавкие металлы. Но чистые металлы или сплавы не используются, поскольку применение такого сырья влечет понятные проблемы из-за необходимости работы принтера при высоких температурах.

Изделие из BronzeFill до и после полировки

Учитывая это, разработчики остановились на композитных материалах, подобных тем, что используются в струйной печати. Например, BronzeFill – материал из термической пластмассы и бронзового порошка. Выполненные на его основе предметы, имеют высокую схожесть с оригиналом и податливы к шлифовке. Данные изделия нельзя считать цельнометаллическими, и их характеристики ограничены используемые в сырье композитами.

Этот метод активно применяется в промышленности. С его помощью можно создавать проводники и экранирующие материалы, что может сделать значительный прорыв в печати электронных плат.

4. Выборочная лазерная и электронно-лучевая плавка

Несмотря на хорошее качество элементов, изготавливаемых при помощи лазерного плавления, их использование не столь обширно из-за значительной пористости получаемых изделий, и следовательно, их малой прочности. Данная продукция может применяться в некоторых отраслях, но совершенно не может использоваться там, где требуется противостоять большим нагрузкам.

Титановый имплант, изготовленный с помощью электронно-лучевой плавки

Проблему решает замена лазерного спекания на лазерную плавку, которая отличается лишь температурной обработкой. Последняя технология активно используется в области получения однородных деталей, которые почти не отличаются от литых аналогов.

Схожий метод имеет электронно-лучевое плавление. Такие принтеры поставляет шведская компания Arcam. Данная технология почти как и предыдущая, но имеет ряд преимуществ: отсутствие электромеханических зеркальных комплексов и высокоскоростная манипуляция с электронными пучками. По остальным критериям она мало превосходит предшественника.

На видео представлена презентация печати методом селективного лазерного спекания.

Использование различных металлов и сплавов дает возможность для создания мелких партий изделий из металла, аналогичных оригиналу. Здесь не нужна развитая инфраструктура, за счет чего достигается существенная финансовая и ресурсная экономия. Технология активно применяется при изготовлении ортопедических протезов, газовых турбин и даже форсунок для реактивных двигателей.

5. Прямое лазерное аддитивное построение (CLAD)

Это не совсем технология для трехмерной печати, а скорее для 3D ремонта. Она применяется только в промышленности из-за узкого спектра применения.

Принцип работы заключается в нанесении порошка на дефектные участки детали с дальнейшим лазерным наплавлением.

Головка может перемещаться по пяти осям, меняя угол наклона и вращаясь относительно вертикальной плоскости. Это позволяет работать под любыми углами.

Данную технологию можно задействовать для ремонта крупных изделий, в том числе при обнаружении в них брака. К примеру, во Франции компания Beam использует данный подход для ремонта авиадвигателей и других крупных изделий.

Технология CLAD может использовать в работе герметичную камеру с инертной атмосферой, что необходимо для работы с металлами, которые поддаются оксидации (титан и т.п.).

6. Произвольная электронно-лучевая плавка (EBF3)

Данная технология нашла применение у специалистов НАСА. Так как в невесомости не представляется возможным работа с порошками, вместо них используются металлические нити. Работа аналогична послойной 3Д печати, но происходит с применением электронно-лучевой пушки для плавки.

Специалисты НАСА проводят испытания прототипа EBFȝ в условиях искусственной невесомости

Данная технология поможет создавать запасные детали на орбите, что избавит от необходимости их доставки с Земли.

Стоимость 3D принтера

Сейчас на рынке представлено большое количество 3D принтеров, позволяющих печатать трехмерные объекты из металла. Наиболее качественные промышленные принтеры могут стоить несколько десятков тысяч долларов США. Конечно, есть и более дешевые образцы, но их качество печати соответственно хуже. При этом разработчики постоянно совершенствуют свою продукцию, и следует ожидать, что в ближайшем будущем будут появляться все более дешевые принтеры, позволяющие печатать все более качественные изделия.

На видео представлена струйная технология 3D печати по металлу.

www.orgtech.info

3D-принтер по металлу. Изготовление изделий из металла

3D-печать считается самым сложным технологическим достижением и важным направлением аддитивного производства. Благодаря трехмерным принтерам открываются новые возможности во всех отраслях экономики. Существует мнение, что в будущем они могут даже вытеснить традиционные способы производства (ковка, литье и т.д.). В этой статье мы рассмотрим, что такое 3D-печать металлами и основные ее технологии.

Что являет собой 3D-принтер по металлу

Это специальные машины, которые позволяют производить металлические предметы или наносить покрытие на готовые изделия. Такой принтер «выращивает» физический объект послойно. То есть сначала на компьютере в системе проектирования создается виртуальная модель в трех измерениях, поделенная на цифровые слои. После пуска объекта в печать головка 3D-принтера начинает выдавливать жидкий металл или высыпать порошок на печатающую платформу, образовывая первый слой. Затем машина наносит вторую порцию металла и так далее.

3D-принтер по металлу позволяет создавать большой ассортимент изделий и, благодаря современным технологиям, может оказать конкуренцию классическим методам металлопроизводства.

Что можно напечатать 3D-принтером?

Этот принтер является универсальным изобретением, которым могут пользоваться как профессионалы, так и простые энтузиасты. Металлопринтеры можно применять для изготовления нестандартных объектов, механических деталей, ювелирных изделий. Они также позволяют создавать изделия из металла, имитирующие ручную ковку. И для этого не нужны дополнительные устройства и механизмы.

Промышленный 3D-принтер по металлу может напечатать даже ракетный двигатель. При этом он практически не будет отличаться от изделия, изготовленного традиционным методом. Таким образом, металлопринтер дает возможность современному человеку создавать любые предметы.

На сегодняшний день изготовление изделий из металла осуществляется двумя технологиями: лазерной и струйной печатью. Они подразумевают постепенное и аккуратное наслаивание металла, в результате чего должна получиться задуманная фигура. В то же время инженеры разработали несколько способов выращивания.

Струйная трехмерная печать

Изготовление изделий из металла струйной печатью является одним из старейших способов аддитивного производства. Он позволяет наилучшим способом использовать металлы в качестве расходных материалов. Но эта технология применима только лишь в случае создания композитной модели. Дело в том, что струйный 3D-принтер позволяет печатать объекты из любого материала, который может быть переработан в порошок. Во время печати измельченное сырье связывается полимерами. Из-за этой технологической особенности готовые изделия нельзя считать полностью металлическими.

Кроме того, существует возможность преобразовать полученные композитные модели в цельнометаллические. Для этого применяют термическую выплавку или выжигание полимеров и спекание порошкообразного металла. Такие изделия из металла не являются прочными, поскольку имеют пористую структуру. Добавить прочности можно за счет пропитки другим металлом. Например, стальной предмет станет более прочным, если его пропитать бронзой.

Этот метод создания изделий в основном применяется в сувенирной и ювелирной промышленности.

Метод ламинирования

3D-печать способом ламинирования подразумевает нанесение на платформу тонких листов металла, сформированных лазерной или механической резкой, и их склеивание для получения объемной модели. Этот метод позволяет использовать в качестве расходного материала даже металлическую фольгу. Ламинированные объекты не обладают металлической прочностью, поскольку их целостность основана на склеивании связуемых листов.

Преимуществом этой технологии считается относительная дешевизна и возможность создавать разнообразные предметы, идентичные с цельнометаллическими изделиями. Наиболее часто печать ламинированием используется для создания макетов.

Послойное наплавление

Этот метод 3D-печати основан на использовании легкосплавных материалов. Имеющиеся в принтере экструдеры не способны выдерживать высокие температуры. Поэтому создавать объекты из чистого металла и сплавов практически невозможно. Таким образом, разработчики расходных материалов начали выпускать специальное композитное сырье. Примером такого решения служит материал, состоящий из термопластика и бронзового порошка.

Принтер по металлу такого типа печатает предметы, которые по внешнему виду невозможно отличить от цельнометаллического изделия. Но физические свойства таких объектов существенно хуже. Поэтому послойное наплавление применяется исключительно для создания макетов, сувениров, предметов интерьера. Сейчас инженеры ищут сферы промышленности, где допустимо применять эту технологию производства. Так, термопластик с металлическим наполнителем можно использовать для печати электронных плат.

Выборочное лазерное и прямое спекание

Выборочное лазерное спекание металлов позволяет работать не только с прочным материалом, но и с термопластиком. Здесь создание трехмерных объектов происходит с помощью лазерных установок путем спекания металлического порошка. Довольно часто для снижения мощности лазерных излучателей на металлический материал наносят более легкоплавкое покрытие. В таких случаях для повышения прочности готовых изделий требуется дополнительное их спекание и пропитка металлами.

Разновидностью описанного метода является прямое лазерное спекание металлов. Эта технология ориентирована на работу с чистым металлом порошкообразного вида. Для реализации этой цели в 3D-принтере имеются специальные герметичные камеры, наполненные инертным газом. Также печатная машина применяет подогрев расходного материала до температуры, при которой он плавится, но еще не кипит. Это позволяет сократить время печати и экономить на мощности лазерных установок.

Печать методом лазерного спекания происходит слоями. На рабочую платформу машина наносит тонкий слой подогретого порошка, частицы которого спекаются между собой и с предыдущим слоем. Лазерный луч постоянно меняет свое направление с помощью системы зеркал.

Лазерное спекание дает возможность создавать сложные конструкции без дополнительных опор. Таким образом, эта технология используется для создания высокоточных деталей, не требующих последующей механической обработки, а также для производства цельных моделей такого уровня сложности, который невозможно осуществить обычным литьем.

Лазерное спекание позволяет работать со сталью, никелевыми сплавами, титаном, драгоценными металлами и т. д.

Выборочная лазерная и электронно-лучевая плавка металлов

Хотя модели, полученные лазерным спеканием металла, обладают высоким качеством, они имеют ограниченное применение. Пористая структура готовых объектов снижает их прочность. Такие изделия малопригодны для промышленного применения, а больше используются для создания макетов и прототипов. Для производства прочных и устойчивых к нагрузкам моделей инженеры преобразовали технологию прямого лазерного спекания в метод лазерной плавки. В его основе лежит сильная термическая обработка металлического порошка для получения гомогенного предмета. Объекты, напечатанные этим способом, фактически не отличаются по механическим и физическим свойствам от аналогов, изготовленных традиционными методами.

Параллельно с этой применяется технология электронно-лучевой плавки. Она дает возможность создавать объекты с той же точностью и разрешением, но имеет определенные преимущества. Так, 3D-принтер по металлу такого типа вместо электромеханических зеркальных систем оснащен электронными пушками. Это позволяет машине работать на сравнительно больших скоростях, что повышает производительность без существенных осложнений процесса. Такая технология является отличной альтернативой традиционному промышленному производству, где используется дополнительное оборудование (печи и литые формы).

Принтеры для лазерной и электронно-лучевой плавки в основном применяются для производства деталей реактивных двигателей и газовых турбин, ортопедических протезов.

Прямое лазерное аддитивное построение

3D-принтер по металлу прямого лазерного построения используется для ремонта готовых изделий. В основе технологии такой машины лежит принцип напыления частиц металлического порошка на поврежденные части объекта и их плавку лазером. Этот метод характеризуется узкой специализацией и применяется исключительно в промышленных целях.

Печатная головка принтера такого типа перемещается в трех плоскостях и вращается вокруг вертикальной оси. Таким образом, она работает под любым углом.

Подобные машины используются для ремонта сложных механизмов и крупногабаритных изделий. Например, для починки авиационных двигателей.

Стоимость 3D-принтера по металлу

Сегодня на рынке представлен большой ассортимент машин, позволяющих создавать трехмерные металлические объекты. Их стоимость зависит от бренда и технологии печати. Так, промышленный 3D-принтер по работе с металлом, на котором можно распечатать двигатель, стоит десятки тысяч долларов США. Более доступные машины можно купить значительно дешевле, но качество изделий будет хуже. Чтобы решить эту проблему, инженеры разрабатывают 3D-принтер по металлу, цена на который будет намного ниже при полной готовности к эксплуатации.

fb.ru

3D лазерный принтер по металлу. — Лазерные технологии

В целом, электронно-лучевая плавка несколько более сложна, чем лазерная, но обладает более высоким производственным потенциалом. Компания Arcam добилась широкого успеха среди производителей ортопедических имплантатов и авиационных деталей. Ортопедические имплантаты, изготовленные методом EBM, привлекательны не только прочностью, легкостью и износоустойчивостью используемых титановых сплавов, но и возможностью создания полых или пористых металлических структур. Подобная архитектура напоминает строение костной ткани и способствует остеоинтеграции, то есть сращиванию костных тканей с имплантатом аналогично натуральному физиологическому процессу. Что же касается авиационной и нефтегазовой промышленности, электронно-лучевая плавка позволяет создавать жаростойкие форсунки и лопатки газовых турбин, включая реактивные двигатели. Кроме того, метод успешно используется для создания несущих титановых элементов крыла.

Arcam A2X – новейший промышленный принтер для печати по металлу,

созданный для нужд аэрокосмической отрасли

 

Аддитивное производство привлекло внимание и космической отрасли, включая НАСА. В первую очередь это касается разработки систем космических аппаратов и ракет-носителей. Ярким примером можно считать использование технологий лазерной и электронно-лучевой плавки для создания элементов ракетных двигателей: камер сгорания и форсунок со стойкостью к температурам свыше 3000°С. Высокое давление и температура требуют использования тугоплавких и прочных материалов – таких, как титан. Проблема заключается в том, что детали могут иметь весьма сложную геометрическую форму, делающую изготовление цельных образцов методом литья или механической обработки невозможным или исключительно дорогостоящим. Как следствие, детали приходится изготовлять из нескольких составных частей, подлежащих сварке в единое целое. Именно сварочные швы, как правило, оказываются слабым звеном за счет нарушения однородности структуры материала или оксидации при сварке.

 

Что прочитал о том и говорю

www.chipmaker.ru

новости, обзоры принтеров, статьи о материалах. Все о 3D-печати металлом

В этой рубрике размещаются обзоры и новости о 3D-принтерах по металлу. Мы также публикуем статьи о перспективных разработках, которые могут повысить эффективность металлических 3D-принтеров, – и сделать их дешевле, что не менее актуально.

3д-принтеры по металлу – это, пожалуй, самые дорогие трехмерные принтеры на сегодняшний день. Купить такие машины могут только коммерческие организации, так как стоят они десятки и сотни тысяч долларов.

Разновидности металлических 3D-принтеров по цене и качеству изделий

Очень условно и с большими оговорками, 3D-принтеры по металлу можно разделить на 3 группы:

1. В первую группу входят устройства, разработанные на основе обычных струйных принтеров, предназначенных для работы с пластиком. Такие машины могут работать с легкоплавкими металлами (свинец, олово и т.д.)
2. Ко второй группе можно отнести 3д-принтеры, которые используют в качестве материала металлические порошки со склеивающим веществом. В основном предназначены для создания прототипов. После печати изделия, как правило, обжигают, но их прочность все равно оставляет желать лучшего.
3. И, наконец, третья группа – 3D-принтеры, где металлический порошок сплавляется лазером. Детали, полученные при помощи этого способы, применяют в промышленности. Сколько стоят металлические 3D-принтеры такого уровня? Средняя цена – 500 тысяч долларов.

Несмотря на высокую стоимость, только устройства из группы №3 можно называть металлическими 3D-принтерами в полной мере.

Способы 3D-печати на принтерах по металлу

Селективное лазерное спекание (SLS). Эта технология подходит для производства небольшого количества продукции, или для моделей-прототипов. Основные производители – EOS (Германия) и 3D Systems (США).

Селективное лазерное наплавление (SLM). Металлические частицы расплавляются и свариваются, образуя жесткий каркас. Процесс проходит в герметично закрытой камере, наполненной азотом, аргоном или другим инертным газом. Основной производитель – Renishau (Великобритания).

Electron Beam Melting (электронно-лучевая плавка, или EBM). Технология почти идентична SLM, но металлический порошок плавится электронными лучами. Используется в аэрокосмической отрасли, медицине (импланты), автомобилестроении и т.д. Данный способ печати позволяет печатать даже изделия из титановых сплавов.

Чтобы узнать о 3D-печати металлом больше, чаще заходите на 3Dwiki.ru!

В Нидерландах разработали металлический фотополимерный 3D-принтер

Центр энергетических исследований Нидерландов (ECN) разработал новую технологию металлической 3D-печати на основе процесса цифровой обработки света (DLP). Новая технология исключает стадию расплавления металла, благодаря чему изделия имеют более однородную структуры и повышенные свойства, по сравнению с традиционными методами металлической 3D-печати. Ян…&nbsp

3D-принтер ExOne S-Max помог компании Hoosier Pattern перестроить структуру производства металлических изделий

3D-печать не только ускорила изготовление моделей, но и полностью изменила схему работы американской компании Hoosier Pattern из Индианы. В прошлом году компания приобрела 3D-принтер ExOne S-Max, который преобразовал производственную структуру. При литье металлических изделий жидкий металл заливается в песчаную форму, которая…&nbsp

В США стартовали продажи металлического 3D-принтера от Mitsubishi

С января 2014 года крупнейший производитель Японии, компания Mitsubishi, начала поставки металлического 3D-принтера в США. Компания представила 3D-принтер LUMEX Avance-25, который объединяет возможности селективного лазерного спекания (SLS) и фрезерования. До недавнего времени этот 3D-принтер могли приобрести только производители металлических литейных…&nbsp

В Америке создали доступный металлический 3D-принтер

Команда разработчиков из Технического университета Мичигана разработала доступный металлический 3D-принтер, стоимость которого не превышает 1,5 тысячи долларов. Совместив обычный дуговой сварочный аппарат с open-source микроконтроллером, команда профессора Джошуа Пирса (Joshua Pearce) слой за слоем создала ряд сложных изделий. До недавнего времени…&nbsp

3D печать с легкоплавкими металлами у себя дома!

Энтузиасты успешно осуществили 3d-печать металлом, используя для этого обычный 3D-принтер для экструзии пластика и экструдер Budaschnozzle 1.1. Ну и конечно припой – в качестве легкоплавкого металла. Для первых экспериментов использовался припой из магазина в виде проволоки толщиной 3 мм, состоящий из…&nbsp

Анонс жидкометаллического струйного принтера «Mark 1» от Vader Systems

На выставке Maker Faire 2013 публике продемонстрировали  концепт принтера, работающего по технологии Струйной Печати Расплавом Металла (LMJP). Разработчики проекта – Скотт и Зак Вейдеры (отец и сын), из семейного стартапа Vader Systems. LMJP – перспективная технология послойной 3D-печати металлических объектов.  По принципу…&nbsp

3D принтер для производства металлических изделий

Компания Optomec объявила о доступности очередного 3D принтера для работы с металлами названого LENS 450. LENS 450 построен на той же технологии что и вся серия LENS, которая используется для ремонта, покрытия и быстрого производства широкого спектра высококачественных металлических компонентов. Описание 3D…&nbsp

3dwiki.ru