Зачем нужна 3D-печать металлом?
Для получения цельнометаллических трехмерных объектов существуют специальные промышленные 3D-принтеры по металлу. Возможность создания небольших партий объектов из металла открывает новые возможности для штучного и мелкосерийного производства.
3D-ПЕЧАТЬ МЕТАЛЛОМ: ЦЕНА И СРОКИ
Стоимость 3D-печати на принтере EOSFormigaP100
Базовая стоимость печатью алюминием составляет 180 грн. + 105 грн. за каждый последующий кубический сантиметр. Цены на 3D-печать кобальтом и хромом начинаются от 1890 грн. за 1 см3.
Стоимость 3D-печати на принтере ArcamA2
Базовая стоимость услуги 3D-печати сталью составляет от 1555 грн. + 505 грн. за печать 1 см3. Стоимость 3D-печати титаном несколько дороже и составляет 2330 грн. + 630 грн. за 1 см3.
Сроки изготовления металлических изделий на 3D-принтере
Срок создания металлического изделия зависит от объема подготовительных работ (3D-моделирования и составления ТЗ). Далее все ограничивается только размером и количеством металлических деталей. Скорость печати на EOS Formiga P100 — слой до 20 мм за час (в зависимости от материала). Принтер Arcam A2 печатает от 55 до 80 см3 в час.
Четыре преимущества 3Д-принтера по металлу
3D-принтеры для печати металлом позволяют производить детали быстрее, чем пресс-формы, ведь для получения изделия необходима только готовая 3D-модель объекта, которую можно сразу отправлять в печать.
Стоимость производства одного изделия на 3D-принтере для печати металлом дешевле, чем при литье в силиконовую форму или пресс-форму.
В зависимости от выбранной технологии, 3D-принтеры создают точные модели с очень мелкими деталями, чего нельзя добиться при выточке металлов на станках с ЧПУ.
3D-принтеры по металлу способны печатать несколько изделий или деталей в одной камере, что ограничивается лишь ее размерами.
3D-ПЕЧАТЬ МЕТАЛЛОМ: ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ
Суть технологии 3D-печати металлом
Суть технологии 3D-печати металлом состоит в следующем. На рабочую платформу наносится очень тонкий слой подогретого металлического порошка (металлоглины). В его состав входит металлическая стружка, вода и органическое связующее вещество. Спекание частиц с предыдущим слоем и между собой происходит в тех местах, которые соответствуют 3D-модели. Печать осуществляется в специальной камере без доступа кислорода, где поддерживается высокая температура на определенном уровне.
После завершения работы над одним слоем, происходит нанесение дополнительного композитного материала валиком и формирование следующего слоя до тех пор, пока не получится готовое изделие. При этом лишний материал со слоя не удаляется, а остается опорой для последующих конструкций. Это позволяет создавать навесные элементы и прочие геометрически сложные конструкции. В процессе обжига органическое вещество и вода испаряются, что приводит к усадке на 10-30%, что всегда учитывается при 3D-моделировании.
Существует два основных вида печати металлом – 3D-печать SLS методом и EBM технология.
SLS печать – лазерное спекание металла
SLS печать означает выборочное лазерное спекание металлического порошка (или термопластика в порошковом виде) за счет лазерных излучателей. Одним из главных преимуществ SLS технологии печати являются минимальные требования к постобработке. После получения готового изделия из SLS3D-принтера металлическую модель можно покрыть специальными материалами для повышения прочности.
Также существует подвид SLS технологии 3D-печати – DMLS (метод прямого лазерного спекания), предназначенный для работы с чистыми металлическими порошками.
SLS принтер EOS Formiga P100
Промышленный 3D-принтер для печати металлом EOS Formiga P100 печатает алюминием, кобальтом и хромом, а также другими материалами. Кроме того, он может печатать обычные пластиковые изделия из белого полиамида. Одной из самых важных особенностей является возможность изготавливать изделия сложной конфигурации, которые невозможно получить никаким другим способом. Размер камеры — 200х250х330 мм.
EBM технология – электронно-лучевая плавка
EBM технология работает по такому же принципу, что и 3D-печать SLS методом. Однако в данном случае металлоглина плавится за счет электроимпульсов высокой мощности. Корректировка электронного луча происходит за счет манипуляции магнитными полями, а не при вращении печатной головкой как в случае с SLS печатью.
EBM принтер ArcamA2
На сегодня принтеры для технологии ЕВМ производит только компания Arcam. Область построения деталей составляет 200х200х180 мм.
Для 3D-печати этот принтер использует титан и титановые сплавы (Ti6Al4V и пр.). В силу прочности получаемых изделий, при помощи 3D-печати титаном изготавливают детали газотурбинных двигателей для аэрокосмической области, теплообменники для энергетики, стойкие к действию растворителей емкости, спортивный инвентарь. Кроме того, титановые имплантаты, пластины и протезы применяются в медицине.
SLS технология 3D-печати против EDM печати
В целом, технологии SLS и EBM ничем не отличаются. Везде происходит послойное спекание металлического порошка, однако это осуществляется за счет разных процессов. Однако использование электроимпульсов и высший уровень точности управления печатью позволяют добиться более высокой степени детализации металлических объектов при EBM печати.
Использование электромагнитных лучей также является более рентабельной технологией по сравнению с лазерной печатью. EBM принтер показывает лучшую производительность за счет ускорения печати по сравнению с SLS. Однако эти технологии используются для разных целей, и они приспособлены для печати разными материалами.
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕЧАТИ МЕТАЛЛОМ
Применение в медицине
Новые технологии 3D-печати с использованием биологически совместимых порошков позволяют создавать ортопедические имплантаты (например, бедренные, коленные и плечевые суставы), слуховые аппараты, стоматологические модели, протезы и пр. За счет высокой биосовместимости титана с живой материей именно он применяется в медицинской отрасли.
Печать для космических аппаратов
Современные космические компании видят перспективы в применении 3D-печати металлом для создания деталей для ракет. Компания SpaceX уже запускала в космос ракету Falcon 9 с напечатанным клапаном для двигателя. Создание такой детали заняло всего 2 дня, когда при обычном методе изготовления посредством литья этот процесс занял бы не менее двух месяцев. В отрасли, где технологии меняются быстрее, чем успевают отлить деталь, промышленные 3D-принтеры по металлу становятся незаменимыми помощниками.
Мелкосерийное производство
3D-печать металлом является лучшей альтернативой прочим методам производства мелких деталей. При этом существенно сокращаются затраты средств и времени на подготовительные работы. Кроме того, нерентабельно осуществлять мелкосерийное производство в пресс-формах, когда есть возможность их оперативно и дешево распечатать на 3D-принтере.
Создание украшений
3D-принтеры по металлу отлично подходят для создания уникальных украшений, в том числе и ювелирных. В процессе обжига соединяющее вещество испаряется, и образовавшееся пространство заполняется бронзой.
Такие объекты отличаются повышенной износоустойчивостью, ведь они на 10-30% состоят из бронзы и на 70-90% — из стали. Современные принтеры позволяют создавать украшения также из драгоценных материалов с толщиной стенки от 1,5 мм.
Изготовление прототипов
Запуск многосерийного производства невозможен без Создания прототипа. Конечно, можно сделать пластиковый прототип, однако если само изделие будет металлический, то лучше сделать и прототип из металла.
К тому же, изготовление прототипа на 3D-принтере займет меньше времени, чем выточка изделия, а точность будет даже выше. Такой прототип позволит оценить функциональность изделия до запуска производства, а также может быть использован для презентаций и выставок.
Компания KLONA предоставляет полный спектр услуг для 3D-печати изделий из металла – от 3D-моделирования до обработки напечатанного изделия.
