Imprimarea 3D este o tehnologie în dezvoltare rapidă, recunoscută în prezent ca viitorul producției în serie scurtă.
Cu toate acestea, nu a fost întotdeauna atât de optimist. Când imprimarea 3D a apărut acum câteva decenii bune, era tratată ca o curiozitate destul de impresionantă, dar lentă, care nu va găsi aplicații reale. Era folosită uneori pentru design și prototipare, dar nu era niciodată menită să devină una dintre metodele de bază de producție.
Cu toate acestea, cei care nu au prezis bine pentru imprimantele 3D nu ar fi putut greși mai mult. În ultimii 10 ani, tehnologia de imprimare 3D - și în metal - s-a dezvoltat până la punctul în care a atras mulți producători de top și își găsește aplicații în zone din ce în ce mai noi ale industriei.
Imprimante 3D Metalice
În ultimii ani, a existat o creștere semnificativă atât a ofertei, cât și a cererii pentru imprimante 3D metalice. Producătorii introduc constant noi soluții pentru fabricarea aditivă pentru metale, care sunt mai rapide, mai ușor de utilizat și mai eficiente, permițând în același timp utilizarea unui număr mai mare de metale diferite.
Din acest motiv, un număr tot mai mare de companii utilizează tehnologiile de imprimare 3D metalică pentru a produce piese și prototipuri metalice, beneficiind și de libertatea crescută de design rezultată din ideea însăși a imprimării aditive. Imprimantele 3D metalice sunt utilizate în prezent în diverse industrii, cum ar fi aerospațială, aviație, auto, dispozitive medicale, scule și nu numai.
Imprimarea 3D
Imprimarea 3D, cunoscută și ca tehnologie aditivă, este procesul de creare a unui obiect tridimensional de la zero, strat cu strat. De obicei începe cu un model digital tridimensional al piesei, care este "feliat" digital de software în multe straturi foarte subțiri, unde grosimea straturilor depinde de forma produsului și de tipul de material utilizat.
Apoi, materia primă, de obicei sub formă de pulbere sau granule, este încărcată în imprimantă. Cel mai popular material este, desigur, plasticul, dar sunt utilizate din ce în ce mai mult și metale precum aluminiul, titanul, oțelul pentru scule și inoxidabil, nichelul, cuprul, bronzul, cobaltul și metalele prețioase (aur, argint, platină). Materia primă este încălzită la temperatura de topire și aplicată de mașină pe suprafața de lucru, strat cu strat, până când întregul produs este imprimat.
Imprimarea 3D Metalică
Când privim numărul tot mai mare de aplicații industriale și comerciale ale tehnologiei aditive, imprimarea 3D metalică este întotdeauna în prim plan. Este una dintre tehnologiile de producție cu cea mai rapidă creștere. Poate fi acum utilizată în combinație cu alte tehnici pentru prototipare și producție în serie scurtă. În unele cazuri, calitatea obiectelor metalice imprimate 3D și eficiența imprimării sunt deja comparabile sau chiar mai mari decât tehnologiile tradiționale.
Imprimarea 3D metalică este utilizată în prototipare și producție în serie scurtă în industria spațială, aviație, industria auto, inginerie și în producția de sisteme medicale și de laborator.
Cum Funcționează Imprimarea 3D Metalică?
Imprimarea 3D metalică este un termen larg pentru o familie de mai multe tehnologii. Simplu spus, orice tehnologie de fabricație care permite crearea obiectelor metalice strat cu strat prin topire, sudare sau sinterizare poate fi numită proces de imprimare 3D metalică. Există într-adevăr multe soluții care permit imprimarea în metal, dar merită - ca întotdeauna - să cunoaștem cele mai frecvent utilizate.
Tehnologii de Bază pentru Imprimarea 3D
În imprimarea 3D metalică sunt utilizate trei tehnologii principale:
- DMLS (Sinterizare Directă cu Laser Metalic)
- SLM (Topire Selectivă cu Laser)
- EBM (Topire cu Fascicul de Electroni)
Imprimarea 3D DMLS
Sinterizarea Directă cu Laser Metalic sau DMLS este cea mai populară metodă de imprimare 3D metalică. Laserul este folosit pentru a sinteriza pulberea metalică, strat cu strat, pentru a crea piesa imprimată.
Materialele utilizate în această tehnică de imprimare includ o gamă largă de aliaje metalice, cum ar fi oțelul maraging, aluminiul, aliajele de nichel-crom Inconel 625, aliajele de cobalt-crom și titanul.
Tehnica DMLS este folosită pentru a crea prototipuri și piese de mașini. Poate fi utilizată pentru a produce elemente cu subțieturi, adâncituri și diverse unghiuri de înclinare. Acestea includ dispozitive medicale, instrumente, prototipuri și scule.
Imprimarea 3D SLM
Topirea Selectivă cu Laser sau SLM, așa cum sugerează numele, implică topirea materialului. Imprimarea 3D are loc într-un mediu cu gaz inert. Din acest motiv, calitatea imprimării 3D SLM este foarte apropiată de calitatea pieselor fabricate prin metode de turnare sau forjare.
Obiectele realizate folosind tehnologia de imprimare 3D SLM sunt foarte durabile. Din acest motiv, această tehnologie poate fi utilizată pentru a produce piese mecanice, cum ar fi elicele și angrenajele, precum și produse utilizate în industria auto, medicală și aviație.
Imprimarea 3D EBM
Tehnica de Topire cu Fascicul de Electroni sau EBM este similară cu imprimarea SLM, dar folosește un fascicul de electroni în loc de laser. Această tehnologie este mai rapidă și mai precisă decât imprimarea asistată de laser, iar produsele imprimate cu aceasta sunt în general mai durabile decât piesele obținute în alte procese de imprimare metalică.
Metoda EBM este utilizată în principal pentru producția de obiecte din titan și cobalt și include piese și componente pentru aeronave, navete spațiale, rachete și motoare.
Avantajele Imprimării 3D Metalice
Un mare avantaj al imprimării 3D metalice este libertatea de design. Imprimarea 3D oferă producătorilor capacitatea de a produce elemente cu complexitate geometrică extremă care fie nu pot fi realizate, fie sunt foarte dificil de realizat folosind tehnici tradiționale de prelucrare.
Deșeuri minime: În majoritatea cazurilor, singurul material necesar pentru a imprima un produs este cel folosit în produsul finit. În plus, practic nu există material în exces, iar orice reziduuri pot fi refolosite sau reciclate. Acest lucru înseamnă, desigur, un cost mai mic al procesului de producție.
Producție într-un singur pas: în timpul procesului de imprimare 3D, mașina lucrează automat, fără supravegherea operatorului. Acest lucru înseamnă că un operator poate opera simultan mai multe imprimante, ceea ce permite reducerea costurilor cu forța de muncă. Dependența de alte procese tradiționale de producție, cum ar fi tăierea, frezarea și sudarea, este de asemenea redusă deoarece întregul proces de producție are loc într-o singură mașină.
În plus, imprimantele 3D metalice sunt mult mai mici decât majoritatea mașinilor CNC avansate, ceea ce înseamnă că ocupă mai puțin spațiu în hala de producție. De asemenea, permit scurtarea timpului procesului de producție.
În plus, imprimarea 3D metalică:
- Permite producția mai rapidă a pieselor complexe comparativ cu metodele tradiționale de producție.
- Imprimarea 3D metalică este mai ieftină decât tehnici tradiționale
- În funcție de tehnologia aleasă, imprimarea 3D metalică permite producția precisă a obiectelor cu geometrie foarte complexă.
- Chiar și în cazul unor designuri foarte complexe, se obțin piese de rezistență extrem de mare. Acesta este unul dintre motivele pentru care componentele imprimate 3D sunt foarte solicitate în industria aviației, aerospațială și militară.
- Imprimarea 3D metalică nu generează deșeuri de material, spre deosebire de metodele tradiționale de producție.
Pe scurt, imprimarea 3D metalică este o tehnică ideală pentru crearea pieselor complexe care sunt dificil de produs folosind tehnologiile tradiționale sau când o astfel de producție ar fi ineficientă.
Viitorul Imprimării 3D
În viitor, multe "dezavantaje" ale imprimării 3D vor fi minimizate sau complet eliminate pe măsură ce tehnologia devine mai răspândită. Și pe măsură ce designerii nu stau degeaba și inovațiile apar ca ciupercile după ploaie, costul imprimantelor 3D în sine va scădea și el.
Noile imprimante vor putea folosi și mai multe tipuri de materiale și vor deveni mai rapide. Prin urmare, proiectele care în prezent necesită zile pentru a fi finalizate vor fi terminate în câteva ore sau chiar minute.
În anii următori, imprimarea 3D va continua să evolueze și să schimbe peisajul producției. Va forma baza pentru producția personalizată și în serie scurtă. Va fi utilizată și în producția de masă în multe industrii, cum ar fi auto, aviație, sănătate și nu numai.