3D-печать по металлу прошла путь от экзотической технологии для создания прототипов до технологии, готовой к промышленному применению. В настоящее время в аэрокосмической, медицинской и автомобильной отраслях аддитивное производство по металлу используется для изготовления деталей, предназначенных для конечного применения, что расширяет границы возможного в области проектирования и производства.
Технологии 3D-печати с использованием металла
Под общим понятием «3D-печать по металлу» объединяются несколько технологий, каждая из которых обладает своими отличительными особенностями:
DMLS (прямое лазерное спекание металлов)
Разработанная компанией EOS технология DMLS использует лазер для выборочного спекания металлического порошка слой за слоем. В результате этого процесса получаются детали полной плотности, механические свойства которых сопоставимы со свойствами кованых материалов.
SLM (селективное лазерное плавление)
Похожа на технологию DMLS, но при этом порошок полностью плавится, а не спекается. Позволяет изготавливать детали с несколько иной микроструктурой. Используется несколькими производителями, в том числе Renishaw и SLM Solutions.
EBM (электронно-лучевое плавление)
Использует электронный пучок в вакуумной среде. Обладает более высокой энергоэффективностью и более высокой скоростью нанесения слоев по сравнению с лазерными системами. Детали имеют характерную поверхность с несколько более шероховатой текстурой.
Напыление на подложку из металла
Компании Desktop Metal и Markforged предлагают системы, в которых используется экструзия связуемого металлического филамента, аналогично технологии FDM. Затем детали проходят процесс спекания в печи. Эти системы более доступны, чем системы на основе порошка, но имеют некоторые ограничения.
Доступные материалы
| Материал | Свойства | Общие приложения |
|---|---|---|
| Титан (Ti64) | Высокое соотношение прочности к весу, биосовместимый | Аэрокосмическая отрасль, медицинские имплантаты |
| Алюминий (AlSi10Mg) | Легкий, обладает хорошей теплопроводностью | Автомобилестроение, теплообменники |
| Нержавеющая сталь (316L) | Устойчив к коррозии, прочный | Медицинское оборудование, пищевая промышленность |
| Инконель (718) | Термостойкость, высокая прочность при высоких температурах | Детали турбин, аэрокосмическая отрасль |
| Кобальтовый хром | Износостойкий, биосовместимый | Стоматологические и ортопедические имплантаты |
Рекомендации по проектированию для 3D-печати из металла
Проектирование для аддитивного производства из металла требует понимания ограничений данного процесса:
Опорные конструкции
В большинстве процессов обработки металлов требуются опоры для:
- Закрепите деталь на рабочей платформе
- Опоры для свесов и внутренние элементы
- Отводить тепло от зоны плавления
- Предотвращение коробления и остаточного напряжения
Минимальные функции
- Толщина стенки: Не менее 0,4–1,0 мм в зависимости от материала
- Диаметр отверстия: не менее 0,5 мм
- Стыки/столбцы: Минимальный диаметр — 0,8 мм
- Разрешение деталей: 0,1–0,2 мм (типичное значение)
Конструкция, обеспечивающая снятие напряжений
Печать на металле сопровождается значительными термическими нагрузками. При проектировании необходимо учитывать следующие моменты:
- Избегайте переходов от толстого к тонкому
- Используйте постепенные изменения геометрии
- Рассмотрим самоподдерживающиеся углы (как правило, 45° и более)
- План термообработки после печати
Требования к постобработке
Детали, изготовленные методом металлической печати, практически всегда требуют последующей обработки:
Удаление поддержки
Опоры, как правило, удаляются механическим способом (электроэрозионная обработка проволокой, ленточная пила, механическая обработка) или вручную. Некоторые современные системы позволяют использовать растворимые опоры для определенных материалов.
Термическая обработка
Снятие остаточных напряжений и/или горячее изостатическое прессование (HIP) позволяют улучшить механические свойства и снять остаточные напряжения. Необходимо для большинства конструкционных применений.
Отделка поверхностей
Шероховатость поверхности после печати обычно составляет Ra 6–15 мкм. Возможные варианты:
- Обработка для получения прецизионных поверхностей
- Полировка для придания эстетичного вида
- Дробеструйная обработка для повышения усталостной прочности
- Покрытие для защиты от коррозии
Промышленное применение
Аэрокосмическая промышленность
Сложные кронштейны, топливные форсунки и конструктивные элементы. Снижение веса за счет оптимизации конструкции позволяет авиакомпаниям сэкономить миллионы на топливных расходах в течение всего срока эксплуатации самолета.
Медицина
Индивидуальные имплантаты, хирургические инструменты и зубные протезы. Решетчатые структуры способствуют врастанию кости в ортопедические имплантаты.
Автомобили
Нефть и газ
Скважинные инструменты, клапаны и ремонт дорогостоящих узлов. Металлопечать позволяет оперативно заменять устаревшие детали.
Наши возможности
С более чем 300 станков с ЧПУ, Мы производим более 10 000 штук в день с такими жесткими допусками, как ±0,005 мм. Мы принимаем MOQ от 1 шт., Сроки доставки варьируются от От 24 часов до 15 дней. Независимо от того, нужен ли вам один прототип или тысячи серийных деталей, у нас есть все необходимые возможности и опыт для выполнения вашего заказа. Получите предложение в течение 24 часов.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
В каких случаях целесообразно использовать книгу «3D-печать из металла: технологии, материалы и промышленное применение»?
Книга «3D-печать из металла: технологии, материалы и промышленное применение» станет отличным выбором в тех случаях, когда быстрая итерация, сложная геометрия, низкая стоимость инструментов или мелкосерийное производство имеют большее значение, чем себестоимость детали, изготовленной методом литья.
Что следует учесть перед выбором 3D-печати из металла: технологии, материалы и промышленное применение?
Проверьте размер детали, свойства материала, качество обработки поверхности, допуск на размеры, тепловое воздействие, направление нагрузки и необходимость последующей обработки.
Чем отличается 3D-печать из металла: технологии, материалы и промышленное применение от обработки на станках с ЧПУ?
3D-печать позволяет быстро создавать сложные формы, в то время как обработка на станках с ЧПУ часто более эффективна для получения точных поверхностей, более жестких допусков и материалов производственного класса.
Что влияет на стоимость 3D-печати из металла: технологии, материалы и промышленное применение?
Стоимость зависит от материала, объема сборки, времени печати, высоты слоя, удаления поддержки, финишной обработки, контроля и количества деталей в сборке.
