Навіщо потрібна 3D-друк металом?
Для отримання суцільнометалевих тривимірних об’єктів існують спеціальні промислові 3D-принтери по металу. Можливість створення невеликих партій об’єктів з металу відкриває нові можливості для штучного і дрібносерійного виробництва.
3D-ДРУК МЕТАЛОМ: ЦІНА І ТЕРМІНИ
Вартість 3D-друку на принтері EOSFormigaP100
Базова вартість печаткою алюмінієм становить 180 грн. + 105 грн. за кожний наступний кубічний сантиметр. Ціни на 3D-друк кобальтом і хромом починаються від 1890 грн. за 1 см3.
Вартість 3D-друку на принтері ArcamA2
Базова вартість послуги 3D-друку сталлю становить від 1555 грн. + 505 грн. за друк 1 см3. Вартість 3D-друку титаном трохи дорожче і становить 2330 грн. +630 грн. за 1 см3.
Терміни виготовлення металевих виробів на 3D-принтері
Термін створення металевого виробу залежить від обсягу підготовчих робіт (3D-моделювання та складання ТЗ). Далі все обмежується тільки розміром і кількістю металевих деталей. Швидкість друку на EOS Formiga P100 – шар до 20 мм за годину (В залежності від матеріалу). принтер Arcam A2 друкує від 55 до 80 см3 на годину .
Чотири переваги 3Д-принтера по металу
3D-принтери для друку металом дозволяють виробляти деталі швидше , Ніж прес-форми, адже для отримання вироби необхідна тільки готова 3D-модель об’єкта, яку можна відразу відправляти до друку.
вартість виробництва одного виробу на 3D-принтері для друку металом дешевше , Ніж при литті в силіконову форму або прес-форму.
Залежно від обраної технології, 3D-принтери створюють точні моделі з дуже дрібними деталями , Чого не можна домогтися при виточенні металів на верстатах з ЧПУ.
3D-принтери по металу здатні друкувати кілька виробів або деталей в одній камері , Що обмежується лише її розмірами.
3D-ДРУК МЕТАЛОМ: ТЕХНОЛОГІЯ І ОБЛАДНАННЯ
Суть технології 3D-друку металом
Суть технології 3 D-друку металом полягає в наступному. На робочу платформу наноситься дуже тонкий шар підігрітого металевого порошку ( металлогліни ). У його склад входить металева стружка, вода і органічне сполучна речовина. Спікання частинок з попереднім шаром і між собою відбувається в тих місцях, які відповідають 3D-моделі. Друк здійснюється в спеціальній камері без доступу кисню, де підтримується висока температура на певному рівні.
Після завершення роботи над одним шаром, відбувається нанесення додаткового композитного матеріалу валиком і формування наступного шару до тих пір, поки не вийде готовий виріб. При цьому зайвий матеріал зі шару не видаляється, а залишається опорою для наступних конструкцій. Це дозволяє створювати навісні елементи та інші геометрично складні конструкції . У процесі випалу органічна речовина і вода випаровуються, що призводить до усадки на 10-30%, що завжди враховується при 3D-моделюванні.
Існує два основних види друку металом – 3D-друк SLS методом і EBM технологія.
SLS друк – лазерне спікання металу
SLS друк означає вибіркове лазерне спікання металевого порошку (або термопластика в порошковому вигляді) за рахунок лазерних випромінювачів. Одним з головних переваг SLS технології друку є мінімальні вимоги до постобробці. Після отримання готового виробу з SLS3D-принтера металеву модель можна покрити спеціальними матеріалами для підвищення міцності.
також існує підвид SLS технології 3 D-друку – DMLS (Метод прямого лазерного спікання), призначений для роботи з чистими металевими порошками.
SLS принтер EOS Formiga P100
Промисловий 3D-принтер для друку металом EOS Formiga P100 друкує алюмінієм, кобальтом і хромом , А також іншими матеріалами. Крім того, він може друкувати звичайні пластикові вироби з білого поліаміду . Однією з найважливіших особливостей є можливість виготовляти вироби складної конфігурації, які неможливо одержати ніяким іншим способом. Розмір камери – 200х250х330 мм.
EBM технологія – електронно-променева плавка
EBM технологія працює за таким же принципом, що і 3D-друк SLS методом. Однак в даному випадку металлогліна плавиться за рахунок електроімпульсів високої потужності. Коригування електронного променя відбувається за рахунок маніпуляції магнітними полями, а не при обертанні друкованої головкою як у випадку з SLS печаткою.
EBM принтер ArcamA2
На сьогодні принтери для технології ЕВМ виробляє тільки компанія Arcam. Область побудови деталей становить 200х200х180 мм.
Для 3D-друку цей принтер використовує титан і титанові сплави (Ti6Al4V та ін.). В силу міцності одержуваних виробів, за допомогою 3D-друку титаном виготовляють деталі газотурбінних двигунів для аерокосмічної галузі, теплообмінники для енергетики, стійкі до дії розчинників ємності, спортивний інвентар. Крім того, титанові імплантати, пластини і протези застосовуються в медицині.
SLS технологія 3D-друку проти EDM друку
В цілому, технології SLS і EBM нічим не відрізняються. Скрізь відбувається пошарове спікання металевих порошків, однак це здійснюється за рахунок різних процесів. Однак використання електроімпульсів і вищий рівень точності управління печаткою дозволяють домогтися більш високого ступеня деталізації металевих об’єктів при EBM друку.
Використання електромагнітних променів також є більш рентабельною технологією в порівнянні з лазерним друком. EBM принтер показує кращу продуктивність за рахунок прискорення друку в порівнянні з SLS. Однак ці технології використовуються для різних цілей, і вони пристосовані для друку різними матеріалами.
ОБЛАСТІ ЗАСТОСУВАННЯ ДРУКУ МЕТАЛОМ
Застосування в медицині
Нові технології 3D-друку з використанням біологічно сумісних порошків дозволяють створювати ортопедичні імплантати (Наприклад, стегнові, колінні і плечові суглоби), слухові апарати , стоматологічні моделі , протези та ін. За рахунок високої біосумісності титану з живою матерією саме він застосовується в медичній галузі.
Друк для космічних апаратів
сучасні космічні компанії бачать перспективи в застосуванні 3D-друку металом для створення деталей для ракет . компанія SpaceX вже запускала в космос ракету Falcon 9 з надрукованим клапаном для двигуна. Створення такої деталі зайняло всього 2 дні , Коли при звичайному способі виробництва за допомогою лиття цей процес зайняв би не менше двох місяців. В галузі, де технології змінюються швидше, ніж встигають відлити деталь, промислові 3D-принтери по металу стають незамінними помічниками.
Дрібносерійне виробництво
3D-друк металом є кращою альтернативою іншим методам виробництва дрібних деталей . При цьому істотно скорочуються витрати коштів і часу на підготовчі роботи. Крім того, нерентабельно здійснювати дрібносерійне виробництво в прес-формах, коли є можливість їх оперативно і дешево роздрукувати на 3D-принтері.
створення прикрас
3D-принтери по металу відмінно підходять для створення унікальних прикрас, в тому числі і ювелірних . У процесі випалу з’єднує речовина випаровується, і утворилося простір заповнюється бронзою.
Такі об’єкти відрізняються підвищеною зносостійкістю, адже вони на 10-30% складаються з бронзи і на 70-90% – зі сталі. Сучасні принтери дозволяють створювати прикраси також з дорогоцінних матеріалів з товщиною стінки від 1,5 мм.
Виготовлення прототипів
Запуск багатосерійного виробництва неможливий без створення прототипу. Звичайно, можна зробити пластиковий прототип, однак якщо сам виріб буде металевий, то краще зробити і прототип з металу.
До того ж, виготовлення прототипу на 3D-принтері займе менше часу, ніж виточення вироби, а точність буде навіть вище. Такий прототип дозволить оцінити функціональність вироби до запуску виробництва, а також може бути використаний для презентацій і виставок.
Компанія KLONA надає повний спектр послуг для 3 D-друку виробів з металу – від 3D-моделювання до обробки надрукованого вироби.
