3D-друк - це технологія, що швидко розвивається, яка наразі визнана майбутнім короткосерійного виробництва.
Однак, не завжди все було так оптимістично. Коли 3D-друк з'явився кілька десятиліть тому, його сприймали як досить вражаючу, але повільну цікавинку, яка не знайде реального застосування. Іноді його використовували для дизайну та прототипування, але ніколи не передбачалося, що він стане одним із основних методів виробництва.
Проте, ті, хто не передбачав добре майбутнє для 3D-принтерів, не могли бути більш неправими. За останні 10 років технологія 3D-друку - і в металі - розвинулася настільки, що привернула увагу багатьох провідних виробників і знаходить застосування у все нових галузях промисловості.
3D-принтери для металу
За останні кілька років спостерігається різке збільшення як пропозиції, так і попиту на 3D-принтери для металу. Виробники постійно впроваджують нові рішення для адитивного виробництва металів, які є швидшими, простішими у використанні та ефективнішими, а також дозволяють використовувати більшу кількість різних металів.
З цієї причини все більше компаній використовують технології 3D-друку металу для виробництва металевих деталей і прототипів, також користуючись збільшеною свободою дизайну, що випливає з самої ідеї адитивного друку. Металеві 3D-принтери наразі використовуються в різних галузях, таких як аерокосмічна, авіаційна, автомобільна, медичні пристрої, інструментальне виробництво та інші.
3D-друк
3D-друк, також відомий як адитивна технологія, - це процес створення тривимірного об'єкта з нуля, шар за шаром. Зазвичай він починається з цифрової, тривимірної моделі деталі, яка цифрово "нарізається" програмним забезпеченням на багато дуже тонких шарів, де товщина шарів залежить від форми виробу та типу використовуваного матеріалу.
Далі сировина, зазвичай у формі порошку або гранул, завантажується в принтер. Найпопулярнішим матеріалом, звичайно, є пластик, але також все частіше використовуються метали, такі як алюміній, титан, інструментальна та нержавіюча сталь, нікель, мідь, бронза, кобальт і дорогоцінні метали (золото, срібло, платина). Сировина нагрівається до температури плавлення і наноситься машиною на робочу поверхню, шар за шаром, доки весь виріб не буде надрукований.
3D-друк металом
Коли ми дивимося на зростаючу кількість промислових і комерційних застосувань адитивної технології, 3D-друк металом завжди знаходиться на передньому плані. Це одна з найшвидше зростаючих технологій виробництва. Тепер її можна використовувати у поєднанні з іншими техніками для прототипування та короткосерійного виробництва. У деяких випадках якість 3D-друкованих металевих об'єктів та ефективність друку вже порівнянні або навіть вищі, ніж у традиційних технологій.
3D-друк металом використовується у прототипуванні та короткосерійному виробництві в космічній галузі, авіації, автомобільній промисловості, інженерії, а також у виробництві медичних та лабораторних систем.
Як працює 3D-друк металом?
3D-друк металом - це широкий термін для сімейства кількох технологій. Простіше кажучи, будь-яка технологія виробництва, яка дозволяє створювати металеві об'єкти шар за шаром шляхом плавлення, зварювання або спікання, може називатися процесом 3D-друку металом. Існує дійсно багато рішень, які дозволяють друкувати в металі, але варто - як завжди - познайомитися з найбільш часто використовуваними.
Основні технології 3D-друку
У 3D-друку металом використовуються три основні технології:
- DMLS (Direct Metal Laser Sintering)
- SLM (Selective Laser Melting)
- EBM (Electron Beam Melting)
3D-друк DMLS
Direct Metal Laser Sintering або DMLS - це найпопулярніший метод 3D-друку металом. Лазер використовується для спікання металевого порошку, шар за шаром, для створення друкованої деталі.
Матеріали, що використовуються в цій техніці друку, включають широкий спектр металевих сплавів, таких як мартенситностаріюча сталь, алюміній, нікель-хромові сплави Inconel 625, кобальт-хромові сплави та титан.
Техніка DMLS використовується для створення прототипів і деталей машин. Вона може бути використана для виробництва елементів з підрізами, заглибленнями та різними кутами нахилу. До них відносяться медичні пристрої, інструменти, прототипи та інструменти.
3D-друк SLM
Selective Laser Melting або SLM, як випливає з назви, включає плавлення матеріалу. 3D-друк відбувається в середовищі інертного газу. З цієї причини якість 3D-друку SLM дуже близька до якості деталей, виготовлених методами лиття або кування.
Об'єкти, виготовлені за допомогою технології 3D-друку SLM, дуже міцні. З цієї причини ця технологія може бути використана для виробництва механічних деталей, таких як пропелери та шестерні, а також продуктів, що використовуються в автомобільній, медичній та авіаційній галузях.
3D-друк EBM
Техніка Electron Beam Melting або EBM подібна до друку SLM, але використовує електронний промінь замість лазера. Ця технологія швидша та точніша, ніж друк з допомогою лазера, а продукти, надруковані з її допомогою, зазвичай міцніші, ніж деталі, отримані в інших процесах друку металом.
Метод EBM використовується головним чином для виробництва об'єктів з титану та кобальту і включає деталі та компоненти для літаків, космічних шатлів, ракет та двигунів.
Переваги 3D-друку металом
Великою перевагою 3D-друку металом є свобода дизайну. 3D-друк дає виробникам можливість виробляти елементи з надзвичайною геометричною складністю, які або не можуть бути виготовлені, або дуже складно виготовити за допомогою традиційних технік механічної обробки.
Мінімальні відходи: У більшості випадків єдиний матеріал, необхідний для друку продукту, - це той, який використовується в готовому виробі. Крім того, практично немає надлишкового матеріалу, а будь-які залишки можуть бути повторно використані або перероблені. Це, звичайно, означає нижчу вартість виробничого процесу.
Одноетапне виробництво: під час процесу 3D-друку машина працює автоматично, без нагляду оператора. Це означає, що один оператор може одночасно керувати кількома принтерами, що дозволяє знизити витрати на робочу силу. Також зменшується залежність від інших традиційних виробничих процесів, таких як різання, фрезерування та зварювання, оскільки весь виробничий процес відбувається в одній машині.
Крім того, 3D-принтери для металу набагато менші, ніж більшість передових верстатів з ЧПУ, що означає, що вони займають менше місця у виробничому цеху. Вони також дозволяють скоротити час виробничого процесу.
Крім того, 3D-друк металом:
- Дозволяє швидше виробляти складні деталі порівняно з традиційними методами виробництва.
- 3D-друк металом дешевший за традиційні техніки
- Залежно від обраної технології, 3D-друк металом дозволяє точно виробляти об'єкти з дуже складною геометрією.
- Навіть у випадку дуже складних конструкцій отримуються деталі надзвичайно високої міцності. Це одна з причин, чому 3D-друковані компоненти користуються великим попитом в авіаційній, аерокосмічній та військовій галузях.
- 3D-друк металом не генерує відходів матеріалу, на відміну від традиційних методів виробництва.
Коротше кажучи, 3D-друк металом - це ідеальна техніка для створення складних деталей, які важко виробляти за допомогою традиційних технологій або коли таке виробництво було б неефективним.
Майбутнє 3D-друку
У майбутньому багато "недоліків" 3D-друку будуть мінімізовані або повністю усунені, оскільки технологія стане більш поширеною. І оскільки дизайнери не сидять без діла, а інновації з'являються як гриби після дощу, вартість самих 3D-принтерів також зменшиться.
Нові принтери також зможуть використовувати більше типів матеріалів і стануть швидшими. Тому проекти, які зараз займають дні для завершення, будуть завершені протягом годин або навіть хвилин.
У найближчі роки 3D-друк продовжуватиме розвиватися і змінювати ландшафт виробництва. Він стане основою для індивідуального та короткосерійного виробництва. Він також буде використовуватися в масовому виробництві в багатьох галузях, таких як автомобільна, авіаційна, охорона здоров'я та інші.