3D-печать по металлу

Недавно мы провели демонстрацию металла3D-печать, и мы завершили это очень успешно, так что же такое металл3D-печать? Каковы его преимущества и недостатки?

3D-печать по металлу — это технология аддитивного производства, которая создает трехмерные объекты путем добавления металлических материалов слой за слоем. Вот подробное введение в 3D-печать по металлу:

Технический принцип
Селективное лазерное спекание (SLS): использование лазерных лучей высокой энергии для селективного плавления и спекания металлических порошков, нагревая порошковый материал до температуры немного ниже его точки плавления, так что образуются металлургические связи между частицами порошка, тем самым создавая объект слой за слоем. В процессе печати сначала на печатную платформу укладывается равномерный слой металлического порошка, а затем лазерный луч сканирует порошок в соответствии с формой поперечного сечения объекта, так что сканируемый порошок плавится и затвердевает вместе, после завершения слоя печати платформа опускается на определенное расстояние, а затем распределяет новый слой порошка, повторяя вышеуказанный процесс, пока весь объект не будет напечатан.
Селективное лазерное плавление (SLM): похоже на SLS, но с более высокой энергией лазера, металлический порошок может быть полностью расплавлен, образуя более плотную структуру, можно получить более высокую плотность и лучшие механические свойства, а прочность и точность напечатанных металлических деталей выше, близки или даже превосходят детали, изготовленные традиционным способом производства. Подходит для изготовления деталей в аэрокосмической промышленности, медицинском оборудовании и других областях, где требуются высокая точность и производительность.
Электронно-лучевая плавка (EBM): использование электронных пучков в качестве источника энергии для плавления металлических порошков. Электронный пучок обладает характеристиками высокой плотности энергии и высокой скорости сканирования, что позволяет быстро плавить металлический порошок и повышать эффективность печати. ​​Печать в вакуумной среде позволяет избежать реакции металлических материалов с кислородом во время процесса печати, что подходит для печати титановых сплавов, сплавов на основе никеля и других металлических материалов, чувствительных к содержанию кислорода, часто используемых в аэрокосмической промышленности, медицинском оборудовании и других областях высокого класса.
Экструзия металлических материалов (ME): Метод производства на основе экструзии материалов, через экструзионную головку для экструзии металлического материала в виде шелка или пасты, и в то же время для нагрева и отверждения, чтобы достичь послойного накопления формования. По сравнению с технологией лазерной плавки инвестиционные затраты ниже, более гибкие и удобные, особенно подходят для ранней разработки в офисной среде и промышленной среде.
Распространенные материалы
Титановый сплав: обладает такими преимуществами, как высокая прочность, низкая плотность, хорошая коррозионная стойкость и биосовместимость, широко используется в аэрокосмической промышленности, медицинском оборудовании, автомобилестроении и других областях, таких как производство лопаток авиационных двигателей, искусственных суставов и других деталей.
Нержавеющая сталь: обладает хорошей коррозионной стойкостью, механическими свойствами и технологическими свойствами, относительно низкой стоимостью, является одним из наиболее часто используемых материалов в 3D-печати металлом, может использоваться для изготовления различных механических деталей, инструментов, медицинских приборов и т. д.
Алюминиевый сплав: низкая плотность, высокая прочность, хорошая теплопроводность, подходит для изготовления деталей с высокими требованиями к весу, таких как блок цилиндров автомобильных двигателей, конструкционные детали аэрокосмической техники и т. д.
Сплав на основе никеля: обладая превосходной прочностью при высоких температурах, коррозионной стойкостью и стойкостью к окислению, он часто используется при производстве высокотемпературных компонентов, таких как авиационные двигатели и газовые турбины.
преимущество
Высокая степень свободы проектирования: Возможность изготовления сложных форм и структур, таких как решетчатые структуры, топологически оптимизированные структуры и т. д., которые трудно или невозможно реализовать в традиционных производственных процессах, обеспечивает большее инновационное пространство для проектирования продукции и позволяет производить более легкие и высокопроизводительные детали.
Уменьшение количества деталей: несколько деталей можно объединить в единое целое, что сокращает процесс соединения и сборки между деталями, повышает эффективность производства, снижает затраты, а также повышает надежность и стабильность продукта.
Быстрое прототипирование: позволяет создать прототип продукта за короткое время, ускорить цикл разработки продукта, сократить расходы на исследования и разработки и помочь предприятиям быстрее выводить продукцию на рынок.
Производство по индивидуальному заказу: в соответствии с индивидуальными потребностями клиентов могут быть изготовлены уникальные изделия, отвечающие особым требованиям различных клиентов, подходящие для медицинских имплантатов, ювелирных изделий и других индивидуальных областей.
Ограничение
Низкое качество поверхности: шероховатость поверхности напечатанных металлических деталей относительно высока, и для улучшения качества поверхности требуется последующая обработка, такая как шлифовка, полировка, пескоструйная обработка и т. д., что увеличивает стоимость и время производства.
Внутренние дефекты: в процессе печати могут возникнуть внутренние дефекты, такие как поры, несплавленные частицы и неполное сплавление, которые влияют на механические свойства деталей, особенно при приложении высоких и циклических нагрузок. Необходимо уменьшить возникновение внутренних дефектов путем оптимизации параметров процесса печати и применения соответствующих методов постобработки.
Ограничения по материалам: Несмотря на то, что количество доступных металлических материалов для 3D-печати растет, по-прежнему существуют определенные ограничения по материалам по сравнению с традиционными методами производства, а некоторые высокопроизводительные металлические материалы сложнее печатать, и их стоимость выше.
Вопросы стоимости: Стоимость оборудования и материалов для 3D-печати по металлу относительно высока, а скорость печати низкая, что не так рентабельно, как традиционные производственные процессы для крупномасштабного производства, и в настоящее время подходит в основном для мелкосерийного, индивидуального производства и областей с высокими требованиями к производительности и качеству продукции.
Техническая сложность: 3D-печать металлом подразумевает сложные параметры процесса и управление процессом, что требует профессиональных операторов и технической поддержки, а также требует высокого технического уровня и опыта операторов.
Область применения
Аэрокосмическая промышленность: используется для производства лопаток авиационных двигателей, дисков турбин, конструкций крыльев, деталей спутников и т. д., что позволяет снизить вес деталей, повысить топливную экономичность, снизить производственные затраты и обеспечить высокую производительность и надежность деталей.
Автомобильная промышленность: производство блоков цилиндров автомобильных двигателей, корпусов трансмиссий, легких конструктивных деталей и т. д. для облегчения конструкции автомобилей, повышения топливной экономичности и производительности.
Медицина: производство медицинских приборов, искусственных суставов, зубных ортопедических изделий, имплантируемых медицинских приборов и т. д., индивидуальное изготовление в соответствии с индивидуальными особенностями пациентов, повышение пригодности медицинских приборов и эффективности лечения.
Изготовление пресс-форм: изготовление пресс-форм для литья под давлением, литьевых форм и т. д. сокращает цикл изготовления пресс-форм, снижает затраты, повышает точность и сложность пресс-формы.
Электроника: производство радиаторов, корпусов, печатных плат электронного оборудования и т. д. для достижения комплексного производства сложных конструкций, улучшения производительности и эффекта рассеивания тепла электронного оборудования.
Ювелирные изделия: В зависимости от креативности дизайнера и потребностей заказчика могут быть изготовлены разнообразные уникальные ювелирные изделия для повышения эффективности производства и персонализации продукции.