3D-tiskárna pro kov. Výroba kovových výrobků

3D tisk je považován za nejkomplexnější technologický úspěch a důležitý směr výroby aditiv. Díky trojrozměrným tiskárnám se ve všech odvětvích hospodářství otvírají nové příležitosti. Existuje názor, že v budoucnosti mohou dokonce přemístit tradiční výrobní metody (kování, lití apod.). V tomto článku budeme zvažovat, co je 3D tisk s kovy a jeho hlavní technologie.

Co je 3D tiskárna pro kov

Jedná se o speciální stroje, které umožňují vyrábět kovové předměty nebo nanášet na hotové výrobky. Taková tiskárna "roste" fyzickou vrstvu objektu podle vrstvy. To znamená, že nejprve v počítači v systému designu je vytvořen virtuální model ve třech rozměrech, rozdělených na digitální vrstvy. Po spuštění objektu v tisku se hlava 3D tiskárny začne vytlačovat tekutý kov nebo nalijte prášek na tiskací plošinu, čímž vytvoříte první vrstvu. Potom stroj aplikuje druhou část kovu a tak dále.

3D-tiskárna pro kov umožňuje vytvářet širokou škálu produktů a díky moderní technologii může konkurovat klasickým metodám výroby kovů.

Co mohu tisknout s 3D tiskárnou?

Tato tiskárna je univerzální vynález, který mohou používat jak odborníci, tak i prostí nadšenci. Kovové tiskárny lze použít k výrobě nestandardních předmětů, mechanických součástí, šperků. Umožňují také vytváření kovových výrobků simulujících ruční kování. A proto nejsou zapotřebí další zařízení a mechanismy.

Průmyslová 3D tiskárna pro kov může dokonce tisknout raketový motor. V tomto případě se prakticky nebude lišit od produktu vyrobeného tradiční metodou. Kovová tiskárna tak umožňuje moderní osobě vytvořit nějaké předměty.

3D technologie tisku pro kov

K dnešnímu dni se výroba kovových výrobků provádí dvěma technologiemi: laserovým a inkoustovým tiskem. Znamená to postupné a přesné vrstvení kovu, v důsledku čehož by mělo být dosaženo zamýšlené hodnoty. Zároveň inženýři vyvinuli několik způsobů růstu.

Inkoustový 3D tisk

Výroba kovových výrobků inkoustovým tiskem je jedním z nejstarších způsobů výroby aditiv. Umožňuje to nejlepší způsob, jak používat kovy jako spotřební materiál. Tato technologie je však použitelná pouze v případě vytvoření kompozitního modelu. Skutečnost, že inkoustová 3D tiskárna umožňuje tisknout objekty z jakéhokoliv materiálu, který lze zpracovat na prášek. Během tisku jsou mleté ​​suroviny vázány polymery. Díky tomuto technologickému rysu nelze hotové výrobky považovat za zcela kovové.

Navíc je možné výsledné kompozitní modely převést na celokovové. Za tímto účelem se používá tepelné tavení nebo spalování polymerů a slinování práškovitého kovu. Takové kovové výrobky nejsou odolné, protože mají porézní strukturu. Přidání síly může být způsobeno impregnací jiného kovu. Například ocelový předmět se stává odolnější, pokud je impregnován bronzem.

Tato metoda tvorby výrobků se používá hlavně v oblasti suvenýrů a klenotnictví.

Laminovací metoda

3D tisk pomocí laminace vyžaduje aplikaci na plošinu tenké plechy z kovu, vytvořené laserovým nebo mechanickým řezáním a jejich lepením za účelem získání trojrozměrného modelu. Tato metoda nám umožňuje použít i kovovou fólii jako spotřební materiál. Laminované předměty nemají kovovou pevnost, protože jejich celistvost je založena na lepení lepených plechů.

Výhodou této technologie je poměrně nízká cena a schopnost vytvářet různé položky, které jsou totožné s celokovovými výrobky. Nejčastější tisková laminace se používá k vytváření maket.

Spárování vrstev

Tato metoda 3D tisku je založena na použití materiálů z lehkých slitin. Extrrudéry dostupné v tiskárně nejsou schopny odolat vysokým teplotám. Proto je téměř nemožné vytvářet předměty z čistého kovu a slitin. Vývojáři spotřebního materiálu tak začali vyrábět speciální kompozitní suroviny. Příkladem takového řešení je materiál sestávající z termoplastického a bronzového prášku.

Kovová tiskárna tohoto typu tiskne položky, které nelze odlišit od celokovového výrobku ve vzhledu. Ale fyzikální vlastnosti těchto objektů jsou mnohem horší. Proto se vrstvení po vrstvě používá výlučně k vytváření maket, upomínkových předmětů a interiérových předmětů. Nyní inženýři hledají průmysly, kde je povoleno používat tuto výrobní technologii. Tedy termoplast s kovovou náplní může být použit pro tisk elektronických desek.

Selektivní laser a přímé slinování

Selektivní laserové slinování kovů umožňuje pracovat nejen s trvanlivým materiálem, ale také s termoplasty. Zde se vytváří trojrozměrné objekty pomocí laserových instalací slinováním kovového prášku. Docela často, aby se snížila síla laserových zářičů na kovovém materiálu, je aplikován povrch s nízkým tavením. V takových případech je pro zvýšení pevnosti hotových výrobků nutné další slinování a impregnace kovy.

Různá popsaná metoda je přímé laserové slinování kovů. Tato technologie je zaměřena na práci s čistým kovovým práškovým typem. Pro dosažení tohoto cíle má 3D tiskárna speciální zapečetěné kamery inertním plynem. Tiskový stroj také používá ohřívání spotřebního materiálu na teplotu, při které se taví, ale ještě se neváří. To vám umožní zkrátit dobu tisku a ušetřit sílu laserových instalací.

Tisk laserovým slinováním se vyskytuje ve vrstvách. Na pracovní plošině stroj aplikuje tenkou vrstvu zahřátého prášku, jehož částice jsou sintrovány spolu s předchozí vrstvou. Laserový paprsek neustále mění směr pomocí zrcadlového systému.

Laserové slinování umožňuje vytvářet složité konstrukce bez dalších podpěr. Takto se tato technologie používá k vytváření vysoce přesných součástí, které nevyžadují následné obrábění, a také k výrobě integrálních modelů s úrovní složitosti, které nelze provést s běžným odlitkem.

Laserové slinování umožňuje práci s ocelí, niklovými slitinami, titanem, drahými kovy atd.

Selektivní tavení kovů laserem a elektronovým paprskem

Ačkoli modely získané laserovým slinováním kovu jsou vysoce kvalitní, mají omezenou aplikaci. Porézní struktura hotových předmětů snižuje jejich sílu. Takové výrobky jsou pro průmyslové aplikace málo využitelné, ale jsou více používány k vytváření maket a prototypů. Pro výrobu odolných a zátěžových modelů inženýři přeměnili technologii přímého laserového slinování na metodu tavení laserem. Je založen na silném tepelném zpracování kovového prášku za účelem získání homogenního předmětu. Takto vytištěné objekty se ve skutečnosti nelíší v mechanických a fyzikálních vlastnostech z analogů vyráběných tradičními metodami.

Souběžně s tím je použita technologie tání elektronového paprsku. Umožňuje vytvářet objekty se stejnou přesností a rozlišením, ale má určité výhody. Takže 3D tiskárna pro kov tohoto typu namísto elektromechanických zrcadlových systémů je vybavena elektronickými zbraněmi. To umožňuje stroj pracovat s relativně vysokou rychlostí, což zlepšuje výkon bez významných komplikací procesu. Tato technologie je vynikající alternativou k tradiční průmyslové výrobě, kde dodatečné vybavení (pece a lité formy).

Tiskárny pro tavení laserem a elektronovým paprskem se používají hlavně pro výrobu částí tryskových motorů a plynové turbíny, ortopedické protézy.

Přímá konstrukce laserových aditiv

3D-tiskárna pro kovovou přímou laserovou konstrukci používanou k opravě hotových výrobků. Technologie takového stroje je založena na principu postřiku částic kovového prášku na poškozené části objektu a jejich roztavení pomocí laseru. Tato metoda se vyznačuje úzkou specializací a používá se výhradně pro průmyslové účely.

Tisková hlava tohoto typu tiskárny se pohybuje ve třech rovinách a otáčí se kolem svislé osy. Tak funguje v jakémkoli úhlu.

Podobné stroje se používají k opravě složitých strojů a velkých výrobků. Například k opravě leteckých motorů.

Cena 3D tiskárny pro kov

Dnes nabízí trh širokou škálu strojů, které umožňují vytvářet trojrozměrné kovové předměty. Jejich cena závisí na značce a technologii tisku. Takže průmyslová 3D tiskárna pro práci s kovem, na které je možné tisknout motor, stojí desítky tisíc dolarů. Více dostupných strojů lze koupit mnohem levněji, ale kvalita výrobků bude horší. K vyřešení tohoto problému inženýři vyvíjejí 3D tiskárnu pro kov, jejíž cena bude mnohem nižší, když bude plně funkční.