Металл үшін 3D-принтер. Металл өнімдерін өндіру

3D басып шығару ең күрделі технологиялық жетістік және қоспа өндірісінің маңызды бағыты болып саналады. Үш өлшемді принтерлердің арқасында экономиканың барлық салаларында жаңа мүмкіндіктер ашылуда. Болашақта дәстүрлі өндіріс әдістерін (бұрғылау, құю және т.б.) ауыстыруға болады деген пікір бар. Осы мақалада біз металдарды және оның негізгі технологияларымен 3D басып шығаруды қарастырамыз.

Металл үшін 3D принтер дегеніміз не?

Бұл металл бұйымдарды жасауға немесе дайын өнімге жабуға мүмкіндік беретін арнайы машиналар. Мұндай принтер қабаты бойынша физикалық нысан қабатын «өсіреді». Яғни дизайн жүйесінде компьютерде алдымен цифрлық қабаттарға бөлінген үш өлшемде виртуалды модель жасалады. Объектіні басып шығарғаннан кейін 3D принтердің басы сұйық металды сығып немесе ұнтақты баспа платформасына құйып, бірінші қабатты қалыптастырады. Содан кейін машина металлдың екінші бөлігін және т.б.

Металл үшін 3D-принтер өнімнің кең ауқымын жасауға мүмкіндік береді және заманауи технологиялар арқасында металл өндірудің классикалық әдістерімен бәсекелесе алады.

3D принтермен не басып шығаруға болады?

Бұл принтер әмбебап өнертабыс болып табылады, оны кәсіби және қарапайым энтузиастар да қолдануға болады. Металл принтерлер стандартты емес заттарды, механикалық бөлшектерді, зергерлік бұйымдарды дайындау үшін пайдаланылуы мүмкін. Олар сондай-ақ қолмен соғуды симуляциялық металл бұйымдарын жасауға мүмкіндік береді. Және бұл үшін қосымша құрылғылар мен механизмдер қажет емес.

Металл үшін өнеркәсіптік 3D-принтер тіпті зымыран қозғалтқышын басып шығара алады. Бұл жағдайда дәстүрлі әдіспен дайындалған өнімнен іс жүзінде айырмашылығы болмайды. Металл принтер заманауи адамға қандай да бір объектілерді құруға мүмкіндік береді.

Металл үшін 3D басып шығару технологиялары

Қазіргі уақытта металл өнімдерін өндіру екі технологиямен жүзеге асырылады: лазерлік және сиялы басып шығару. Олар металды біртіндеп және дәл қабаттауды білдіреді, соның салдарынан болжамды сан алу керек. Сонымен қатар, инженерлер өсірудің бірнеше жолын жасады.

Сиялы 3D басып шығару

Сиялы басып шығару арқылы металл өнімдерін өндіру - бұл аддитивті өндірістің ең ескі тәсілдерінің бірі. Бұл металлдарды шығыс материалдары ретінде пайдаланудың жақсы жолын ұсынады. Бірақ бұл технология композиторлық модель жасау үшін ғана қолданылады. Мәселе мынада, бұл 3D-принтер кез-келген материалдан заттар шығаруға мүмкіндік береді, олар ұнтаққа өңделеді. Басып шығару кезінде шикізат полимерлермен байланысты. Осы технологиялық ерекшеліктерге байланысты, дайын өнімді толығымен металл деп санауға болмайды.

Бұдан басқа, алынған композиттік үлгілерді барлық металдарға түрлендіруге болады. Ол үшін полимерлердің термалды балқыту немесе жағу және ұнтақты металды синтездеу қолданылады. Мұндай металл бұйымдары берік емес, өйткені олар кеуекті құрылымы бар. Қатты қосу басқа металды сіңдіруге байланысты болуы мүмкін. Мысалы, болат объекті қола сіңдірілген жағдайда берік болады.

Өнімдерді құрудың бұл тәсілі көбінесе кәдесыйлар мен зергерлік өнеркәсіпте қолданылады.

Ламинация әдісі

Ламинаттау арқылы 3D басып шығару платформаға лазер немесе механикалық кесу арқылы жасалған және үшөлшемді модельді алу үшін олардың жапсырмасынан жасалған жұқа парақтарын қолдануды білдіреді. Бұл әдіс металл фольганы жұмсалатын материал ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. Ламинатталған объектілерде металлдың беріктігі жоқ, себебі олардың тұтастығы байланыстырылған парақтарды байланыстыруға негізделген.

Бұл технологияның артықшылығы салыстырмалы арзандық пен барлық металл өнімдерімен бірдей түрлі заттар жасау мүмкіндігі. Ең көп таралған баспа ламинациясы маскировкалар жасау үшін пайдаланылады.

Қабатты біріктіру

3D басып шығарудың бұл тәсілі жеңіл легірленген материалдарды пайдалануға негізделген. Принтерде бар экструдер жоғары температураға төтеп бере алмайды. Сондықтан таза металдардан және қорытпалардан заттарды жасау мүмкін емес. Осылайша, шығын материалдарын әзірлеушілер арнайы шикізатты шығара бастады. Осындай шешімнің мысалы - термопластикалық және қола ұнтағынан тұратын материал.

Осы типтегі металлдық принтер барлық металл өнімдерден көрінбейтін элементтерді басып шығарады. Бірақ мұндай заттардың физикалық қасиеттері әлдеқайда нашар. Сол себепті қабат-қабатпен біріктіру тек қана макеттер, кәдесыйлар және интерьер элементтерін жасау үшін пайдаланылады. Қазір инженерлер осы өндіріс технологиясын қолдануға рұқсат етілген салаларды іздейді. Осылайша, электронды тақталарды басып шығару үшін металл толтырғышпен термопластикті пайдалануға болады.

Селективті лазер және тікелей синтездеу

Металлдардың таңдаулы лазерлік синтезі сізге берік материалмен ғана емес термопластикте де жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Мұнда үш өлшемді объектілерді құру металл ұнтағын синтездеу арқылы лазерлік қондырғылар көмегімен жүзеге асады. Лазердің шығатын эмитенттерінің металдан жасалған материалдағы қуатын азайту үшін жиі төменгі қабатта қолданылады. Мұндай жағдайларда дайын өнімдердің беріктігін арттыру үшін қосымша синтетика және металдармен сіңіру қажет.

Металдардың тікелей лазерлік синтезі сипатталған әдіс. Бұл технология таза металл ұнтақ түрімен жұмыс істеуге бағытталған. Бұл мақсатты жүзеге асыру үшін 3D принтері инертті газбен толтырылған арнайы жабық камералары бар . Сондай-ақ, баспа баспасы тұтынылатын материалдардың еріген температурасына дейін қыздыруды пайдаланады, бірақ әлі қайнатпайды. Бұл басып шығару уақытын азайтуға және лазерлік қондырғылардың қуатын үнемдеуге мүмкіндік береді.

Лазерлік синтездеу арқылы басып шығару қабаттарда болады. Жұмыс платформасында машина жылтыратылған ұнтақты жұқа қабатын қолданады, оның бөлшектерін бірге агломерленген және алдыңғы қабаты бар. Лазер сәулесі айнаның жүйесімен үнемі бағытын өзгертеді.

Лазерлік синтездеу қосымша қолдаусыз күрделі құрылымдарды жасауға мүмкіндік береді. Осылайша, бұл технология кейінгі өңдеуді талап етпейтін жоғары дәлдіктегі бөлшектерді жасау үшін, сондай-ақ дәстүрлі құю арқылы орындалуы мүмкін күрделілік деңгейінің интегралдық үлгілерін жасау үшін қолданылады.

Лазерлік синтездеу сіз болат, никель қорытпалары, титан, бағалы металдар және т.б. жұмыс істеуге мүмкіндік береді.

Селективті лазер және металдардың электронды сәуленің балқуы

Металлды лазерлік синтездеуден алынған модельдер жоғары сапалы болса да, оларды қолдану шектеулі. Аяқталған нысандардың кеуекті құрылымы олардың беріктігін азайтады. Мұндай өнімдер өнеркәсіптік қолдану үшін аз пайдаланады, бірақ көбінесе макеттер мен прототиптер жасау үшін қолданылады. Төзімді және жүктеуге төзімді үлгілерді жасау үшін инженерлер тікелей лазерлі синтез технологиясын лазердің балқыту әдісіне айналдырды. Біртекті зат алу үшін металл ұнтағын күшті термиялық өңдеуге негізделген. Осылайша басып шығарылған нысандар дәстүрлі әдістермен өндірілген аналогтардың механикалық және физикалық қасиеттерінде шынымен ерекшеленбейді.

Бұған қоса, электронды сәуленің балқу технологиясы қолданылады. Бұл бір дәлдікпен және ажыратымдылықпен объектілерді жасауға мүмкіндік береді, бірақ белгілі бір артықшылықтарға ие. Мәселен, электромеханикалық айна жүйелерінің орнына осы типтегі металл үшін 3D принтер электронды қарумен жабдықталған. Бұл машина салыстырмалы жоғары жылдамдықта жұмыс істеуге мүмкіндік береді, бұл елеулі технологиялық асқынуларсыз өнімділікті арттырады. Бұл технология қосымша жабдық (пештер мен пішіндер) қолданылатын дәстүрлі өнеркәсіптік өндірістің тамаша баламасы болып табылады.

Лазер мен электронды сәулелерді балқытуға арналған принтерлер негізінен реактивті қозғалтқыштар мен газ турбиналарының, ортопедиялық протездер бөліктерін өндіруде қолданылады.

Тікелей лазерлік қоспалар құрылысы

Дайын өнімдерді жөндеу үшін пайдаланылатын металл тікелей лазер құрылысы үшін 3D принтер. Мұндай машинаның технологиясы метал ұнтақ бөлшектерін зақымдалған бөліктерге шашырату және оларды лазермен балқыту қағидасына негізделген. Бұл әдіс тар мамандандырумен сипатталады және тек қана өнеркәсіптік мақсаттарда қолданылады.

Принтердің осы түрінің басып шығарғыш басы үш ұшақта жылжиды және тік ось бойынша айналады. Осылайша ол кез-келген бұрышта жұмыс істейді.

Осындай машиналар кешенді техниканы және үлкен өлшемді өнімдерді жөндеу үшін пайдаланылады. Мысалы, авиациялық қозғалтқыштарды жөндеу.

Металл үшін 3D принтердің құны

Бүгінде нарық үш өлшемді металл нысандарын құруға мүмкіндік беретін кең ауқымды машиналарды ұсынады. Олардың құны бренд пен баспа технологиясына байланысты. Осылайша, металлмен жұмыс істеуге арналған индустриалды 3D принтер, онда қозғалтқышты басып шығаруға болады, ондаған мың доллар тұрады. Қолжетімді арзан техниканы әлдеқайда арзан сатып алуға болады, бірақ өнімнің сапасы нашарлайды. Бұл мәселені шешу үшін инженерлер металға арналған 3D принтерін жасап жатыр, оның бағасы толық жұмыс істеген кезде әлдеқайда төмен болады.