Металл 3d печать: 3D-принтеры по металлу, технологии и стоимость

Всем привет, Друзья! С Вами 3DTool!

Каталог 3D принтеров по металлу BLT 

Селективное лазерное плавление (SLM) и прямое лазерное спекание металла (DMLS) — это два процесса аддитивного производства, которые принадлежат к семейству 3D-печати, с использованием метода порошкового наслоения. Две этих технологии имеют много общего: обе используют лазер для выборочного плавления (или расплавления) частиц металлического порошка, связывая их вместе и создавая модель слой за слоем. Кроме того, материалы, используемые в обоих процессах, являются металлами в гранулированной форме. 

1. Камера, в которой происходит печать, сначала заполняется инертным газом (например, аргоном), чтобы минимизировать окисление металлического порошка. Затем она нагревается до оптимальной рабочей температуры. 
2. Слой порошка распределяется по платформе,  мощный лазер делает проходы по заданной траектории в программе, сплавляя металлические частицы вместе и создавая следующий слой.  
3. Когда процесс спекания завершен, платформа перемещается вниз на 1 слой. Далее наносится еще один тонкий слой металлического порошка. Процесс повторяется до тех пор, пока печать всей модели не будет завершена. 

Когда процесс печати завершен, металлический порошок уже имеет прочные связи в структуре. В отличие от процесса SLS, детали прикрепляются к платформе через опорные конструкции. Опора в 3D-печати металлом, создаётся из того же материала, что базовая деталь. Это условие необходимо для уменьшения деформаций, которые могут возникнуть из-за высоких температур обработки. 
Когда камера 3D принтера охлаждается до комнатной температуры, излишки порошка удаляются вручную, например щеткой. Затем детали как правило подвергаются термообработке, пока они еще прикреплены к платформе. Делается это для снятия любых остаточных напряжений. Далее с ними можно проводить дальнейшую обработку. Снятие детали с платформы происходит по средством спиливания. 

3D печать металлом на 3D принтерах BLT

Поддержки в металлической 3D печати выполняют 3 функции: 

• Они делают основание для создания первого слоя детали. 
• Они закрепляют деталь на платформе и предотвращают её деформацию. 
• Они действуют как теплоотвод, отводя тепло от модели. 

Детали часто ориентированы под углом. Однако это увеличит и объем необходимых поддержек, время печати, и в конечном итоге общие затраты. 
Деформация также может быть сведена к минимуму с помощью  шаблонов лазерного спекания. Эта стратегия предотвращает накопление остаточных напряжений в любом конкретном направлении и добавляет характерную текстуру поверхности детали. 

Поскольку стоимость металлической печати очень большая, для прогнозирования поведения детали во время обработки часто используются программные симуляторы. Это алгоритмы оптимизации топологии в прочем используются не только для увеличения механических характеристик и создания облегченных частей, но и для того, чтобы свести к минимуму потребности в поддержках и вероятности искривления детали. 

Пример печати на 3D принтере BLT

В качестве альтернативы полым секциям, детали могут быть выполнены с оболочкой и сердечниками, которые в свою очередь обрабатываются с использованием различной мощности лазера и скорости его проходов, что приводит к различным свойствам материала. Использование оболочки и сердечников очень полезно при изготовлении деталей с большим сплошным сечением, поскольку это значительно сокращает время печати и уменьшает вероятность деформации.  

Использование решетчатой структуры является распространенной стратегией в 3D-печати металлом, для уменьшения веса детали. Алгоритмы оптимизации топологии также могут помочь в разработке органичных легких форм. 

Стоимость металлического порошка очень высока. Например, килограмм порошка из нержавеющей стали 316 стоит примерно 350-450 долларов. По этой причине минимизация объема детали и необходимость поддержек является ключом к поддержанию оптимальной стоимости производства. 
Основным преимуществом металлической 3D-печати является ее совместимость с высокопрочными материалами, такими как никелевые или кобальт-хромовые супер сплавы, которые очень трудно обрабатывать традиционными методами. За счет использования металлической 3D-печати для создания детали практически чистой формы — можно достичь значительной экономии средств и времени. В последствии такая деталь может быть подвергнута обработке до очень высокого качества поверхности.  

Обработка на станках ЧПУ может быть использована для критически важных элементов (таких как отверстия или резьбы). Пескоструйная обработка, металлизация, полировка и микрообработка могут улучшить качество поверхности и усталостную прочность металлической печатной детали. 

Минусы: 

1. Затраты на изготовление, связанные с металлической 3D-печатью, высоки. Стоимость расходного материала от 500$ за 1 кг.  
2. Размер рабочей области в 3D принтерах по металлу ограничен. 

А на этом у нас Все! Надеемся, статья была для Вас полезна.

Каталог 3D принтеров по металлу BLT

Приобрести 3d-принтеры по металлу, а так же любые другие 3d-принтеры и ЧПУ станки, вы можете у нас, связавшись с нами:

• По электронной почте: [email protected]

• По телефону: 8(800)775-86-69

• Или на нашем сайте: http://3dtool.ru

Так же, не забывайте подписываться на наш YouTube канал:

Подписывайтесь на наши группы в соц.сетях:

INSTAGRAM

ВКонтакте

Facebook

3D-печать металлом, металлическая 3D-печать

Только у нас самый большой выбор металлов для 3D-печати!

Металлическая 3D-печать используется в том случае, когда главными качествами изделия должны быть прочность, устойчивость и надежность, но самое важное — это отсутствие альтернативы в способе производства, когда у изделия сложная геометрия. В связи с этим, во всем мире металлическая печать используется в биоинженерии, аэронавтике, космонавтике, архитектуре, протезировании и так далее. 

Алюминиевый сплав

Прочный, твердый. Может быть подвергнут постобработке. Детали из этого материала обладают хорошими динамическими качествами. 

Нержавеющая сталь

Высокая устойчивость к коррозии, подверженность постобработке. Подходит для инжиниринговых целей, а также для создания изделий бытового потребительского назначения.

Биосовместимый титан

Легкий, устойчив к коррозии. Имеет низкий удельный вес. Биосовместим. Отлично подходит для инжиниринговых целей.

Кобальт-хром-молибден

Прочный, жесткий, устойчивый к коррозии, термостойкий. Стерилизуем, подходит для биомедицинский применений. Может быть подвержен постобработке. 

Мартенситно-стареющая сталь

Жесткий, прочный материал, обладающий хорошими механическими свойствами. Подвержен постобработке, термообработке, упрочнению старением. Отлично подходит для применения в сфере инструментальной оснастки. 

Нержавеющая сталь

Жесткий, пластичный материал, обладает высокой коррозионной устойчивостью. Может быть подвергнут постобработке. Применяется в инжиниринговых целях (прототипирование). 

Порошок на основе бронзы 

Отличается высокой детализацией и высоким качеством поверхности. Подвергается дробеструйной обработке и полировке. Гарантирует высокую точность напечатанных деталей. Подвержен постобработке. 

Нержавеющая сталь

Прочный, обладает высокой коррозионной устойчивостью, подвержен дополнительной термической обработке. Может быть подвергнут постобработке. Применяется в инжиниринговых целях (прототипирование).

Стоимость 3D-печати металлами

Стоимость печати зависит от модели, т.к. при печати используются поддерживающие структуры. Количество поддержек и выбранный металл влияют на цену. Чтобы посчитать стоимость 3D-печати вашего изделия, свяжитесь с нами, пожалуйста, по электронной почте [email protected], по телефону 8 800 550 40 45 или по форме обратной связи:

Политика конфиденциальности и Пользовательское соглашение

Технология 3D-печати металлами

Мы осуществляем 3D-печать металлом по технологии Direct Metal Laser Sintering или прямое лазерное спекание металлов. Технология печати основана на затекании образовавшегося расплава-связки под действием капиллярных сил в пустоты между частицами. Для успешного выполнения процесса в порошковую смесь добавляют соединения с фосфором. Они снижают поверхностное натяжение, вязкость и степень окисления расплава, таким образом, улучшая смачиваемость. Порошок, используемый в качестве связки, обычно имеет меньший размер, чем порошок основы, поскольку это позволяет увеличить насыпную плотность порошковой смеси и ускорить процесс образования расплава.

Твердость металлических изделий,

напечатанных на 3D-принтере

Механические свойства деталей из разных сплавов

3D-печать металлами — технологии и принтеры / Блог компании Top 3D Shop / Хабр

Традиционное производство из металлов и пластиков очень расточительно — в авиапромышленности, например, до 90% материалов уходит в отходы. Выход продукции, в некоторых отраслях, составляет не более 30% от использованного материала.

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

Если вы хотите сделать выглядящие металлическими распечатки у себя дома, лучший вариант — использование пластика содержащего частицы металла.

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 иметь вес близкий к весу металлического предмета.

Изделия из филамента содержащего железо 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

• 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

3D-печать металлом в промышленности

Хорошая новость состоит в том, что их ассортимент достаточно широк и продолжает расширяться — 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 и о персонале, и расходах на постобработку изделий. А 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.

https://youtu.be/20R9nItDmPY

3D-печать металлом — применение

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.

Следующая отрасль использующая 3D-принтеры по металлу — автопром. 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 3D-печатным элементом титановой рамы, это позволило снизить ее вес без ущерба прочности.

3D-печать металлом — технологии

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 такие же, как у цельнолитых аналогов.

Посмотрим же на имеющиеся металлические технологии 3D-печати:

Процесс # 1: Послойное сплавление порошка

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

Еще одна похожая, но 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

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, на примере компании MX3D, мы видим возможность реализации подобной технологии в сооружении настоящего полноразмерного моста, который должен быть распечатан в 2017 году в Амстердаме.

Еще парочка новых, едва появившихся технологий, используемых пока только их создателями, представлена ниже — в разделе о принтерах.

Используемые металлы

Ti — Титан

SS — Нержавеющая сталь

Inconel — Инконель

Al — Алюминий

CoCr — Кобальт-хром

Cu — Медь

Fe — Железо

Au, Ag — Золото, серебро и другие драгоценные металлы

3D принтеры печатающие металлом

# 1: Sciaky EBAM 300 — титановый прут

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 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

# 3: Laser XLine 1000 — металлический порошок

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.)

Подобные машины 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

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:

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, 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

# 6: FormUp 350 — Powder Machine Part Method (PMPM)

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

Учитывая заявленные особенности технологии (применение металлических частиц наноразмера), несложно поверить создателям аппарата, когда они утверждают о его беспрецедентных точности и разрешении печати.

# 8: VADER Mk1 — MagnetoJet — струйная печать металлом

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, он будет оснащен 10 печатающими головками, что должно дать прирост скорости печати в 30 раз.

# 9: METAL X — ADAM — атомная диффузия

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.

Размер изделий: до 250мм х 220мм х 200мм. Высота слоя — 50 микрон.

Того гляди, скоро можно будет распечатать высококачественный нож — 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:

3D-печать металлами

Струйная трехмерная печать (3DP)

В то же время, существует возможность преобразования композитных моделей в цельнометаллические за счет термической обработки с целью выплавки или выжигания связующего материала и спекания металлических частиц. Получаемые таким образом модели не обладают высокой прочностью ввиду пористости. Увеличение прочности возможно за счет пропитки полученной цельнометаллической модели. Например, возможна пропитка стальной модели бронзой с получением более прочной конструкции.

Получаемые подобным образом модели, даже с металлической пропиткой, не используются в качестве механических компонентов ввиду относительно низкой прочности, но активно используются в ювелирной и сувенирной промышленности.

Печать методом ламинирования (LOM)

В качестве расходного материала может использоваться и металлическая фольга.

Получаемые модели не являются полностью металлическими, так как их целостность основана на применении клея, связующего листы расходного материала.

Плюсом же данной технологии является относительная дешевизна производства и высокое визуальное сходство получаемых моделей с цельнометаллическими изделиями. Как правило, этот метод используется для макетирования.

Послойное наплавление (FDM/FFF)

Печать же легкоплавкими сплавами (например, оловом), возможна, но не дает достаточно качественной отдачи для практического применения.

Таким образом, в последнее время внимание разработчиков расходных материалов переключилось на композитные материалы по аналогии со струйной печатью. Типичным примером служит BronzeFill – композитный материал, состоящий из термопластика (детали не разглашаются, но, по всей видимости, используется PLA-пластик) и бронзового порошка. Получаемые модели имеют высокую визуальную схожесть с натуральной бронзой и даже поддаются шлифовке до глянца. К сожалению, физические и химические свойства готовых изделий ограничены параметрами связующего термопластика, что не позволяет классифицировать такие модели, как цельнометаллические.

Тем не менее, подобные материалы могут получить практическое применение не только в создании макетов, сувениров и предметов искусства, но и в промышленности. Так, эксперименты энтузиастов показали возможность создания проводников и экранирующих материалов с использованием термопластиков с металлическим наполнителем. Развитие этого направления может сделать возможной печать электронных плат.

Выборочное лазерное спекание (SLS) и прямое спекание металлов (DMLS)

Разновидностью технологии SLS является метод прямого лазерного спекания металлов (DMLS), ориентированный, как понятно из названия, на работу с чистыми металлическими порошками. Данные установки зачастую оснащаются герметичными рабочими камерами, наполняемыми инертным газом для работы с металлами, подверженными оксидации – например, с титаном. Кроме того, DMLS-принтеры в обязательном порядке применяют подогрев расходного материала до точки чуть ниже температуры плавления, что позволяет экономить на мощности лазерных установок и ускорять процесс печати.

Схема работы SLS, DLMS и SLM установок

Процесс лазерного спекания начинается с нанесения тонкого слоя подогретого порошка на рабочую платформу. Толщина наносимых слоев соответствует толщине одного слоя цифровой модели. Затем производится спекание частиц между собой и с предыдущим слоем. Изменение траектории движения лазерного луча производится с помощью электромеханической системы зеркал.

По завершении вычерчивания слоя лишний материал не удаляется, а служит опорой для последующих слоев, что позволяет создавать модели сложной формы, включая навесные элементы, без необходимости построения дополнительных опорных структур. Такой подход вкупе с высокой точностью и разрешением позволяет получать детали, практически не требующие механической обработки, а также цельные детали уровня геометрической сложности, недосягаемого традиционными производственными методами, включая литье.

Лазерное спекание позволяет работать с широким ассортиментом металлов, включая сталь, титан, никелевые сплавы, драгоценные материалы и др. Единственным недостатком технологии можно считать пористость получаемых моделей, что ограничивает механические свойства и не позволяет добиться прочности на уровне литых аналогов.

Выборочная лазерная (SLM) и электронно-лучевая плавка (EBM)

Пример титанового имплантата, полученного с помощью технологии электронно-лучевой плавки (EBM)

Параллельным методом, достигшим прекрасных результатов, стала электронно-лучевая плавка (EBM). На данный момент существует лишь один производитель, создающий EBM-принтеры – шведская компания Arcam.

EBM позволяет достигать точности и разрешения, сравнимых с лазерной плавкой, но обладает определенными преимуществами. Так, использование электронных пушек позволяет избавиться от деликатных электромеханических зеркальных систем, используемых в лазерных установках. Кроме того, манипулирование электронными пучками с помощью электромагнитных полей возможно на скоростях, несравнимых более высоких по сравнению с электромеханическими системами, что вкупе с увеличением мощности позволяет добиться повышенной производительности без существенного усложнения конструкции. В остальном же, конструкция SLM и EBM-принтеров схожа с установками для лазерного спекания металлов.

Возможность работы с широким диапазонам металлов и сплавов позволяет создавать мелкие партии специализированных металлических деталей, практически не уступающих образцам, получаемым с помощью традиционных методов производства. При этом отсутствует необходимость создания дополнительных инструментов и инфраструктуры – таких как, литейные формы и печи. Соответственно, возможна значительная экономия при прототипировании или мелкосерийном производстве.

Установки для лазерной и электронно-лучевой плавки успешно используются для производства таких предметов, как ортопедические титановые протезы, лопатки газовых турбин и форсунки реактивных двигателей среди прочих.

Прямое лазерное аддитивное построение (CLAD)

В основе CLAD лежит напыление металлического порошка на поврежденные детали с немедленной наплавкой с помощью лазера. Позиционирование «печатной головки» осуществляется по пяти осям: вдобавок к перемещению в трех плоскостях, головка обладает способностью изменять угол наклона и поворачиваться вокруг вертикальной оси, что позволяет работать под любым углом.

Подобные устройства зачастую используются для ремонта крупногабаритных изделий, включая производственный брак. Например, установки французской компании BeAM используются для ремонта авиационных двигателей и других сложных механизмов.

Полноценные установки CLAD предусматривают использование герметичной рабочей камеры с инертной атмосферой для работы с титаном и другими металлами и сплавами, поддающимися оксидации.

Произвольная электронно-лучевая плавка (EBFȝ)

Процесс построения схож с 3D-печатью методом послойного наплавления (FDM), но с использованием электронно-лучевой пушки для плавки расходного материала.

Данная технология позволит создание металлических запасных частей на орбите, что позволит существенно сократить затраты на доставку частей и обеспечит возможность быстрого реагирования на внештатные ситуации.

Перейти на главную страницу Энциклопедии 3D-печати

3d печать металлом – технология 21 века

3d печать металлом — одна из самых востребованных технологий наших дней. Эта технология также известна как прямое лазерное спекание металлов (DMLS) и селективное лазерное плавление (SLM).

Материалы 3д печати разнообразны. Но 3d печать металлом стоит немного особняком. Это вызвано как технологически сложной работой, так и большой стоимостью.

с сайта 3dhubs

3d печать металлом занимает уникальную позицию в современной разработке продукции. Она позволяет напрямую изготавливать сложные детали для конечного использования. А также облегчает оснастку для традиционных производственных технологий. В результате, сокращая затраты и время выполнения заказа.

3d печать металлом также известна как прямое лазерное спекание металлов (DMLS) и селективное лазерное плавление (SLM).

3d печать металлом SLM и DMLS: общее

Селективное лазерное плавление (SLM) и прямое лазерное спекание металлов (DMLS) — это два процесса производства присадок к металлу. 3d печать металлом принадлежат к семейству 3D-печати методом порошкового слоя.

Две технологии имеют много общего. Например, обе используют лазер для сканирования и выборочного плавления (или плавления) частиц металлического порошка. Связывая их вместе и создавая слой слой за слоем. Кроме того, 3d печать металлом в обоих процессах использует материалы, которые имеют гранулированную форму.

3d печать металлом SLM и DMLS может производить детали из широкого спектра металлов и металлических сплавов. Включая, например, алюминий, нержавеющую сталь, титан, кобальт, хром и инконель. Эти материалы покрывают потребности большинства промышленных применений. От аэрокосмической до медицинской.

Драгоценные металлы, например такие как золото, платина, палладий и серебро, также могут быть обработаны. Но их применение носит незначительный характер. 3d печать металлом в этом случае в основном ограничивается изготовлением ювелирных изделий.

Стоимость металлического порошка очень высока. Например, килограмм порошка из нержавеющей стали 316L стоит примерно 350-450 долларов. По этой причине минимизация объема детали и необходимость поддержки является ключом к поддержанию стоимости как можно ниже.

3d печать металлом имеет основное преимущество в совместимости с высокопрочными материалами. Например, такими как никелевые или кобальт-хромовые суперсплавы. Которые очень трудно обрабатывать традиционными методами производства.

Значительная экономия средств и времени может быть достигнута за счет использования металлической 3D-печати для создания детали почти чистой формы. Которая впоследствии может быть подвергнута последующей обработке до очень высокого качества поверхности.

3d печать металлом SLM и DMLS: разница технологий 

Различия между SLM и DMLS сводятся к основам процесса связывания частиц. А также к патентам. SLM использует металлические порошки с одной температурой плавления и полностью плавит частицы. В то время как в DMLS порошок состоит из материалов с переменными точками плавления.

3d печать металлом SLM производит детали из одного металла. В то время как DMLS производит детали из металлических сплавов.

И SLM, и DMLS используются в промышленных приложениях для создания конечных инженерных продуктов. В этой статье мы используем термин 3d печать металлом для обозначения обоих процессов в целом. И описываем основные механизмы процесса изготовления. Которые необходимы инженерам и дизайнерам для понимания преимуществ и ограничений технологии.

Но существуют и другие процессы производства добавок. Их можно использовать для производства плотных металлических деталей. Такие как электронно-лучевое плавление (EBM) и ультразвуковое аддитивное производство (UAM). Их доступность и приложения ограничены. Поэтому они не будут представлены здесь.

3d печать металлом — характеристики SLM и DMLS

Характеристики металлов:

Алюминиевые сплавы: Хорошие механические и термические свойства. Низкая плотность. Хорошая электропроводность. Низкая твердость.

Нержавеющая сталь и инструментальная сталь: Высокая износостойкость. Большая твердость. Хорошая пластичность и свариваемость.

Титановые сплавы: Устойчивость к коррозии. Отличное соотношение прочности и веса. Низкое тепловое расширение. Биосовместимые.

Кобальт-Хром суперсплавы: Отличная износостойкость и устойчивость к коррозии. Отличные свойства при повышенных температурах. Очень высокая твердость. Биосовместимые.

Никелевые суперсплавы (Инконель): Отличные механические свойства. Высокая коррозионная стойкость. Термостойкость до 1200 o C. Используется в экстремальных условиях.

Драгоценные металлы: Используется в ювелирном деле. Не широко доступны.

Параметры принтера

В SLM и DMLS почти все параметры процесса устанавливаются производителем станка. Высота слоя, используемого в металлической 3D-печати, варьируется от 20 до 50 микрон. Она зависит от свойств металлического порошка (текучести, гранулометрического состава, формы и т.д.).

Типичный размер сборки металлической системы 3D-печати составляет 250 x 150 x 150 мм. Но также доступны более крупные машины (до 500 x 280 x 360 мм).

3d печать металлом достигает точности размеров приблизительно ± 0,1 мм.

3d печать металлом может использоваться для мелкосерийного производства. Но возможности металлических систем 3D-печати больше напоминают возможности серийного производства на машинах FDM или SLA, чем на принтерах SLS. Они ограничены доступной областью печати (направление XY), так как части должны быть прикреплены к платформе сборки.

Металлический порошок в SLM и DMLS пригоден для вторичной переработки. Обычно расходуется менее 5%. После каждого отпечатка неиспользованный порошок собирают, просеивают. А затем доливают свежим материалом до уровня, необходимого для следующего изготовления.

Адгезия слоя

Металлические детали SLM и DMLS обладают практически изотропными механическими и термическими свойствами. Они являются твердыми с очень малой внутренней пористостью. Менее 0,2-0,5% в состоянии после печати и практически не имеют термической обработки.

3d печать металлом использует металлические печатные детали. Они имеют более высокую прочность и твердость. И часто являются более гибкими, чем детали, изготовленные традиционным способом. Но, тем не менее, они более склонны к усталости.

Из-за зернистой формы необработанного материала шероховатость поверхности (Ra) в металлическом 3D-печатном изделии составляет приблизительно 6-10 мкм. Эта относительно высокая шероховатость поверхности может частично объяснить более низкую усталостную прочность.

Структура поддержки и ориентация детали

Опорные конструкции всегда требуются при печати металлов из-за очень высокой температуры обработки. Они обычно строятся с использованием решетчатого рисунка.

Поддержка в металлической 3D-печати выполняет 3 различные функции:

— они предлагают подходящую платформу для создания следующего слоя.

— закрепляют деталь на сборочной плите и предотвращают коробление.

— действуют как теплоотвод, отводя тепло от детали и позволяя ему охлаждаться с более контролируемой скоростью.

Детали часто ориентированы под углом, чтобы минимизировать вероятность деформации и максимизировать прочность детали в критических направлениях. Однако это увеличит количество необходимой поддержки, время сборки, материальные отходы и (в конечном итоге) общую стоимость.

Деформация также может быть сведена к минимуму с помощью рандомизированных шаблонов сканирования. Эта стратегия сканирования предотвращает накопление остаточных напряжений в любом конкретном направлении. И добавляет характерную текстуру поверхности к детали.

Для прогнозирования поведения детали во время обработки часто используются симуляции. Поскольку стоимость металлической печати очень высока.

Алгоритмы оптимизации топологии также используются не только для увеличения механических характеристик и создания облегченных деталей. Но и для сведения к минимуму потребности в опорной конструкции и вероятности коробления.

3d печать металлом — полые секции и легкие конструкции

Большие полые секции обычно не используются в металлической печати. Поскольку несущие конструкции не могут быть легко удалены. В отличие от процессов плавления в полимерном порошковом слое. Например, таких как SLS.

Для внутренних каналов больше, чем Ø 8 мм, рекомендуется использовать алмазные или каплевидные поперечные сечения вместо круглых. Так как они не требуют опорных конструкций.

В качестве альтернативы полым секциям детали могут быть выполнены с оболочкой и сердечниками. Оболочка и ядра обрабатываются с использованием различной мощности лазера и скорости сканирования. Что приводит к различным свойствам материала.

Использование обшивки и стержней очень полезно при изготовлении деталей с большим сплошным сечением. Поскольку они значительно сокращают время печати и вероятность коробления. А также позволяют получать детали с высокой стабильностью и превосходным качеством поверхности.

Использование решетчатой ​​структуры также является распространенной стратегией в металлической 3D-печати для уменьшения веса детали. Алгоритмы оптимизации топологии также могут помочь в разработке органических легких форм.

Как работает 3d печать металлом SLM и DMLS?

Основной процесс изготовления для SLM и DMLS очень похожи. Вот как это работает:

Сборочная камера сначала заполняется инертным газом (например, аргоном), чтобы минимизировать окисление металлического порошка. А затем нагревается до оптимальной температуры сборки.

Тонкий слой металлического порошка распределяется по строительной платформе. Мощный лазер сканирует поперечное сечение компонента, плавя (или сплавливая) металлические частицы вместе и создавая следующий слой.

Когда процесс сканирования завершен, строительная платформа перемещается вниз на один слой. Перемагничивающее вещество наносит еще один тонкий слой металлического порошка. Процесс повторяется до тех пор, пока вся часть не будет завершена.

Когда процесс сборки закончен, детали полностью заключены в металлический порошок. Детали прикрепляются к строительной платформе через опорные конструкции. В отличие от процесса плавления в слое полимерного порошка. Например, такого как SLS.

Опора в металлической 3D-печати создается из того же материала, что и деталь. И всегда требуется для уменьшения деформации, которая может возникнуть из-за высоких температур обработки.

Когда бункер охлаждается до комнатной температуры, избыток порошка удаляется вручную. Детали обычно подвергаются термообработке для снятия любых остаточных напряжений. Пока они все еще прикреплены к строительной платформе. Затем компоненты отсоединяются от монтажной плиты с помощью резки, механической обработки или электроэрозионной обработки проволоки и готовы к использованию или дальнейшей обработке.

3d печать из металла — постобработка

Различные методы последующей обработки используются для улучшения механических свойств, точности и внешнего вида металлических печатных деталей.

Обязательные этапы последующей обработки включают удаление рассыпного порошка и опорных конструкций. В то время как термическая обработка (термический отжиг) обычно используется для снятия остаточных напряжений и улучшения механических свойств детали.

Обработка на станках с ЧПУ может быть использована для важных размеров (например, отверстий или резьб). Струйная обработка, металлизация, полировка и микрообработка могут улучшить качество поверхности и усталостную прочность металлической печатной детали.

3d печать металлом — преимущества и недостатки

Вот основные преимущества и недостатки процессов 3D-печати на металле:

— 3d печать металлом как процесс может быть использована для изготовления сложных, сделанных на заказ деталей. С геометрией, которую традиционные методы производства не могут изготовить.

— Металлические 3D-печатные детали могут быть топологически оптимизированы для максимизации их производительности при минимальном весе и общем количестве компонентов в сборке.

— Металлические 3D-печатные детали имеют отличные физические свойства. А доступный ассортимент материалов включает в себя трудно обрабатываемые материалы. Такие как металлические суперсплавы.

— Затраты на материалы и изготовление, связанные с металлической 3D-печатью, высоки. Поэтому эти технологии не подходят для деталей, которые могут быть легко изготовлены традиционными методами.

— Размер сборки металлических систем 3D-печати ограничен. Поскольку требуются точные производственные условия и управление процессом.

— Уже существующие дизайны могут не подходить для 3D-печати на металле и могут нуждаться в изменении.

Эмпирические правила

3d печать металлом наиболее подходит для сложных, сделанных на заказ деталей. Которые сложно или очень дорого изготовить традиционными методами.

Минимизация потребности в опорных конструкциях значительно снизит стоимость печати на металле. Оптимизация топологии необходима для максимизации дополнительных преимуществ использования металлической печати.

Металлические 3D-печатные детали имеют отличные механические свойства. И могут быть изготовлены из широкого спектра технических материалов. Например, включая металлические суперсплавы.

3D-печать из металла — сделали велосипед

Компания MX3D занимается разработкой 3D-печать из металла. MX3D — разработчик технологии Robotic Additive Manufacturing (RAM) из Амстердама.

MX3D использовала 3d печать металлом для выпуска обновленной версии велосипеда. Этот велосипед получил название «Arc Bike II». Он напечатан на 3D-принтере из алюминия. Технология называется Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM).

Благодаря алюминиевому материалу Arc Bike II значительно легче, чем его предшественник. Т.к. Arc Bike I был изготовлен из нержавеющей стали. К примеру, MX3D объясняет, что новый проект демонстрирует прогресс в развитии технологий в компании. А также скорость, с которой можно перейти от идеи к конечному продукту. Велосипед будет доступен для покупки в ограниченном количестве на сайте MX3D.

Томас Ван Глабеке — руководитель проекта Arc Bike II. Он заявляет: «Потребовалось некоторое время, чтобы освоить алюминиевую печать. Она более сложна, чем другие металлы. В результате из-за этого получился прочный и легкий велосипед». «После того, как начальные технические проблемы были решены, было удивительно видеть скорость от идеи до конечного продукта. И это захватывающе. Я не могу дождаться, чтобы увидеть всю серию этих велосипедов, работающих на производственной линии MX3D».

Программное обеспечение Arc Bike II и MX3D beta

Arc Bike II от MX3D представляет собой первый проект 3D-печати компании, использующий алюминий. Поэтому он выступает в качестве прелюдии к «гораздо большему проекту» в процессе разработки.

Дизайн велосипеда изменят в соответствии с пропорциями тела гонщика. К примеру, с помощью программного обеспечения для генеративного проектирования. Программное обеспечение MX3D затем преобразует генеративные данные дизайна в инструкции для робота. И в течение 24 часов 3D-принтер печатает специально разработанную раму велосипеда.

Программное обеспечение, используемое MX3D для 3D-печати Arc Bike II, в настоящее время находится в стадии бета-тестирования. Но компания сделала свое программное обеспечение доступным для предварительного заказа. К примеру, это поможет промышленным и креативным клиентам разработать собственные масштабные проекты по 3D-печати на металле.

В результате MX3D получил финансирование в первой половине 2019 года от DOEN Participations и PDENH. Это поможет в разработке своей технологии и запуске бета-версии программного продукта. С 19 по 22 ноября во Франкфурте проходит Formnext 2019. Там компания представит свою бета-версию программного обеспечения.

Если Вы еще погуглите в интернете 3d печать металлом, вы найдете еще множество примеров. Прогресс идет семимильными шагами. 3d печать из металла уже вышла из отдельных экспериментов и поднялась до промышленных масштабов.

3d печать из металла – строим мост

Творческие проекты компании, такие как велосипеды, проводятся для целей исследований и разработок с целью получения критического опыта через опыт производства. 3d печать металлом в течение последних четырех лет будет использована MX3D для постройки моста из нержавеющей стали.

Первоначально строительство моста запланировали в 2015 году, но затем перенесли на 2016 год. Однако оно было отложено снова из-за различных неудач. Затем MX3D объявил, что он интегрирует мост с интеллектуальной технологией Для этого используют  сенсорную сеть и цифровое двойное устройство для мониторинга состояния моста в режиме реального времени.

Мост был закончен и выставлен на Голландской неделе дизайна (DDW) в Эйндховене в октябре 2018 года. В настоящее время он проходит испытания в Университете Твенте. После чего его установят через канал Oudezijds Achterburgwal в центре Амстердама. MX3D сотрудничает со многими компаниями для создания и реализации своего моста с 3D-печатью.

3d печать металлом — будущее производства

MX3D стремится представить преимущества 3d печать из металла новым и высокоэффективным отраслям промышленности. Для этого необходимо использование интеллектуальной технологии производства роботизированных добавок. В результате компания считает, что будущее производства — это автоматизированное и автономное производство уникальных компьютерных деталей и конструкций с использованием роботов.

3d печать металлом это производственный процесс. MX3D включает использование роботизированной руки и 3D-принтера WAAM. Они сочетаются с  программным обеспечением для производства крупных и сложных металлических предметов. Компания утверждает, что ее программное обеспечение может запустить «готовый роботизированный манипулятор и сварочный аппарат в промышленное производство».

Статья относится к теме Материалы 3D-печати.

Все новости в наших группах: вконтакте, twitter, facebook

Введение в 3D-печать металлом

3D-печать или ЧПУ? Найдите лучшую технологию для производства ваших металлических деталей

Загрузите наше руководство по производству металлических деталей

SLM и DMLS: в чем разница?

Выборочная лазерная плавка (SLM) и прямое лазерное спекание металла (DMLS) — это два процесса аддитивного производства металлов, которые относятся к семейству 3D-печати методом расплавления порошка. Эти две технологии имеют много общего: в обеих используется лазер для сканирования и выборочного сплавления (или плавления) частиц металлического порошка, связывания их вместе и создания детали слой за слоем.Кроме того, материалы, используемые в обоих процессах, представляют собой металлы в гранулированной форме.

Различия между SLM и DMLS сводятся к основам процесса связывания частиц (а также патентам): SLM использует металлические порошки с единой температурой плавления и полностью плавит частицы, тогда как в DMLS порошок состоит из материалов с переменной температурой плавления. точки, которые сливаются на молекулярном уровне при повышенных температурах.

По существу:

SLM производит детали из цельного металла , а DMLS производит детали из металлических сплавов .

И SLM, и DMLS используются в промышленных приложениях для создания конечных инженерных продуктов. В этой статье мы используем термин 3D-печать на металле для обозначения обоих процессов в целом и описываем основные механизмы процесса изготовления, которые необходимы инженерам и дизайнерам для понимания преимуществ и ограничений технологии.

Существуют и другие процессы аддитивного производства, которые можно использовать для производства плотных металлических деталей, такие как электронно-лучевая плавка (EBM) и ультразвуковое аддитивное производство (UAM).Однако их доступность и возможности применения ограничены, поэтому здесь они не будут представлены. Щелкните здесь, чтобы получить дополнительную информацию о струйной очистке металлических связующих.

Как работает 3D-печать металлом?

Базовый процесс изготовления SLM и DMLS очень похож. Вот как это работает:

1. Камера сборки сначала заполняется инертным газом (например, аргоном), чтобы минимизировать окисление металлического порошка, а затем нагревается до оптимальной температуры сборки.
2. Тонкий слой металлического порошка распределяется по платформе сборки, и лазер высокой мощности сканирует поперечное сечение компонента, плавя (или сплавливая) металлические частицы вместе и создавая следующий слой. Сканируется вся область модели, поэтому деталь создается полностью цельной.
3. Когда процесс сканирования завершен, строительная платформа перемещается вниз на один слой, а устройство для повторного нанесения покрывает еще один тонкий слой металлического порошка. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет завершена вся часть.

Когда процесс сборки завершен, детали полностью заключены в металлический порошок. В отличие от процесса сплавления полимерного порошкового слоя (такого как SLS), детали прикрепляются к платформе сборки через опорные конструкции . Опора в металлической 3D-печати изготавливается из того же материала, что и деталь, и всегда требуется для смягчения деформации и искажения, которые могут возникнуть из-за высоких температур обработки.

Когда бункер охлаждается до комнатной температуры, излишки порошка удаляются вручную, а детали обычно подвергаются термообработке, пока они еще прикреплены к платформе сборки, чтобы снять любые остаточные напряжения.Затем компоненты отделяются от рабочей пластины с помощью резки, механической обработки или электроэрозионной обработки и готовы к использованию или дальнейшей постобработке.

Повысьте свои навыки проектирования 3D-печати

Получите бесплатный плакат с правилами дизайна для 3D-печати

Характеристики SLM и DMLS

Параметры принтера

В SLM и DMLS почти все параметры процесса устанавливаются производителем станка. Высота слоя , используемого в 3D-печати на металле, варьируется от 20 до 50 микрон и зависит от свойств металлического порошка (текучесть, гранулометрический состав, форма и т. Д.).

Типичный размер сборки металлической системы 3D-печати составляет 250 x 150 x 150 мм, но также доступны машины большего размера (до 500 x 280 x 360 мм). Размерная точность , которую может достичь металлический 3D-принтер, составляет приблизительно ± 0,1 мм.

Металлические принтеры могут использоваться для мелкосерийного производства , но возможности систем трехмерной печати на металле больше напоминают возможности серийного производства машин FDM или SLA, чем SLS-принтеров: они ограничены доступной областью печати (направление XY ), так как детали должны быть прикреплены к платформе сборки.

Металлический порошок в SLM и DMLS пригоден для вторичной переработки. : обычно менее 5% теряется. После каждой печати неиспользованный порошок собирается, просеивается, а затем доливается свежим материалом до уровня, необходимого для следующей сборки.

Отходов при печати металла, хотя поставляется в виде опорной конструкции , которые имеют решающее значение для успешного завершения сборки, но может увеличить количество требуемого материала (и стоимость) резко.

Адгезия слоев

Металлические детали из SLM и DMLS имеют почти изотропные, механические и термические свойства. Они твердые, с очень небольшой внутренней пористостью (менее 0,2–0,5% в состоянии после печати и практически отсутствует после термической обработки).

Металлические печатные детали имеют на более высокую прочность и твердость и часто на более гибкие, , чем детали, изготовленные с использованием традиционного метода. Однако они более склонны к утомлению.

Например, взгляните на механические свойства металлического сплава для 3D-печати AlSi10Mg EOS и литого под давлением сплава A360 . Эти два материала имеют очень похожий химический состав с высоким содержанием кремния и магния. Напечатанные детали имеют превосходные механические свойства и более высокую твердость по сравнению с кованым материалом.

Из-за гранулированной формы необработанного материала заводская шероховатость поверхности (Ra) металлической детали, напечатанной на 3D-принтере, составляет приблизительно 6-10 мкм.Эта относительно высокая шероховатость поверхности может частично объяснять более низкую усталостную прочность .

^{& ast; : Термическая обработка: отжиг при 300 & # 8451 в течение 2 часов. & ast; & ast; : Проверено на реальных образцах}

Опорная конструкция и ориентация деталей

Опорные конструкции всегда требуются при печати на металле из-за очень высокой температуры обработки, и они обычно строятся с использованием решетчатого узора.

Поддержка 3D-печати металлом выполняет 3 разные функции:

• Они предлагают подходящую платформу для строительства следующего слоя.
• Они прикрепляют деталь к рабочей пластине и предотвращают деформацию.
• Они действуют как теплоотвод , отводят тепло от детали и позволяют ей охлаждаться с более контролируемой скоростью.

Детали часто ориентируют под углом, чтобы свести к минимуму вероятность деформации и максимизировать прочность детали в критических направлениях.Однако это увеличит объем необходимой поддержки, время сборки, отходы материалов и (в конечном итоге) общую стоимость.

Искажение также можно минимизировать с помощью рандомизированных шаблонов сканирования . Эта стратегия сканирования предотвращает накопление остаточных напряжений в любом конкретном направлении и добавляет детали характерную текстуру поверхности.

Поскольку стоимость печати на металле очень высока, моделирование часто используется для прогнозирования поведения детали во время обработки. оптимизации топологии алгоритмы также используется не только для увеличения механических характеристик и создавать облегченные части, но и свести к минимуму потребности в опорной конструкции и вероятность коробления.

Металлический кронштейн перед снятием опоры, ориентированный под углом 45 ^o . Предоставлено: Concept Laser

Полые профили и легкие конструкции

В отличие от процессов сплавления в полимерном порошковом слое, таких как SLS, большие полые секции обычно не используются в печати на металле, поскольку несущие конструкции не могут быть легко удалены.

Для внутренних каналов диаметром более 8 мм рекомендуется использовать ромбовидные или каплевидные поперечные сечения вместо круглых, так как они не требуют опорных конструкций. Дополнительные рекомендации по проектированию SLM и DMLS можно найти в этой статье.

В качестве альтернативы полым профилям детали могут быть выполнены с оболочкой и сердечником. Кожа и сердечники обрабатываются с использованием различной мощности лазера и скорости сканирования, что приводит к различным свойствам материала. Использование оболочки и стержней очень полезно при производстве деталей с большим твердым сечением, поскольку они значительно сокращают время печати и вероятность деформации и позволяют производить детали с высокой стабильностью и превосходным качеством поверхности.

Использование решетчатой ​​структуры также является распространенной стратегией в 3D-печати металлом для уменьшения веса детали. Алгоритмы оптимизации топологии также могут помочь в разработке органической облегченной формы .

Общие материалы SLM и DMLS

SLM и DMLS могут производить детали из большого количества металлов и металлических сплавов, включая алюминий, нержавеющую сталь, титан, кобальт-хром и инконель.Эти материалы удовлетворяют потребности большинства промышленных применений, от аэрокосмической до медицинской. Драгоценные металлы, такие как золото, платина, палладий и серебро, также могут обрабатываться, но их применение является второстепенным и в основном ограничивается изготовлением ювелирных изделий.

Стоимость металлического порошка очень высока. Например, килограмм порошка из нержавеющей стали 316L стоит примерно 350-450 долларов. По этой причине минимизация объема деталей и необходимость поддержки являются ключом к поддержанию как можно более низких затрат.

Ключевым преимуществом металлической 3D-печати является ее совместимость с высокопрочными материалами, такими как никель или кобальт-хромовые суперсплавы, которые очень трудно обрабатывать традиционными методами производства. Существенная экономия средств и времени может быть достигнута за счет использования 3D-печати металлом для создания детали почти чистой формы, которую впоследствии можно подвергнуть последующей обработке до очень высокого качества поверхности.

Сравните затраты на 3D печать металлом

Получите мгновенную цитату

Постобработка

Для улучшения механических свойств, точности и внешнего вида металлических печатных деталей используются различные методы постобработки.

Обязательные этапы постобработки включают удаление рыхлого порошка и опорных конструкций, в то время как термическая обработка (термический отжиг) обычно используется для снятия остаточных напряжений и улучшения механических свойств детали.

может использоваться для критически важных деталей (таких как отверстия или резьба). Пескоструйная очистка, металлизация, полировка и микрообработка могут улучшить качество поверхности и усталостную прочность металлической детали с печатью.

Спутниковая антенна изготовлена ​​с использованием DMLS. Предоставлено: Concept Laser и Optisys LLC

Подробнее о станках с ЧПУ

Скачать руководство по проектированию и производству

Преимущества и ограничения 3D-печати металлом

Вот основные преимущества и недостатки процессов 3D-печати металлом:

С помощью процессов 3D-печати металлом можно изготавливать сложные индивидуальные детали с геометрией, которую невозможно получить с помощью традиционных методов производства.

Металлические детали, напечатанные на 3D-принтере, можно топологически оптимизировать, чтобы максимизировать их производительность при минимальном весе и общем количестве компонентов в сборке.

Металлические детали, напечатанные на 3D-принтере, обладают отличными физическими свойствами, а диапазон доступных материалов включает труднообрабатываемые иным образом материалы, такие как металлические суперсплавы.

Затраты на материалы и производство, связанные с 3D-печатью на металле, высоки, поэтому эти технологии не подходят для деталей, которые можно легко изготовить традиционными методами.

Размер сборки систем трехмерной печати на металле ограничен, так как требуются точные производственные условия и контроль процесса.

Уже существующие конструкции могут не подходить для 3D-печати металлом, и их, возможно, придется переделать. ВНИМАНИЕ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Подробное руководство по проектированию металлической 3D-печати дано в этой статье Базы знаний. Основные характеристики систем SLM и DMLS приведены в таблице ниже:

Практические правила

• Металл 3D-печать наиболее подходит для сложных, сделанных на заказ деталей, которые сложно или очень дорого производить традиционными методами.
• Сведение к минимуму необходимости в опорных конструкциях значительно снизит стоимость печати на металле.
• Оптимизация топологии важна для получения максимальных дополнительных преимуществ от использования печати на металле.
• Металлические детали, напечатанные на 3D-принтере, обладают отличными механическими свойствами и могут изготавливаться из широкого спектра конструкционных материалов, включая металлические суперсплавы.
  

Узнайте разницу между 3D-печатью металлом и ЧПУ

Загрузите наше руководство по производству металлических деталей

Металлическая 3D-печать: опровергнуты 7 распространенных заблуждений