3D-печать металлом на принтере

3D-печать металлом на принтере

Использование 3D-принтеров по металлу для изготовления изделий любой сложности

Удешевление и упрощение конструкций 3d-принтеров по металлу позволяет современной промышленности всё чаще прибегать к послойному «выращиванию» металлических изделий. Данная производственная методика обладает рядом значительных достоинств, делающих её предпочтительной для внедрения металлообрабатывающими предприятиями.

Например, в отличие от классических субтрактивных технологий (от англ. subtraction — вычитание), предполагающих удаление лишнего металла из тела заготовки, 3d-печать металлом менее трудоёмка. Кроме того, при использовании этого метода детали изготавливаются быстрее, причём, скорость не зависит от геометрии конечного продукта. Использование печатающих машин позволяет создавать продукцию с большим количеством фасонных поверхностей, к примеру, компонентов кривозубных механических передач или многоканальных топливных форсунок для авиационных двигателей.

Значительное эксплуатационное достоинство принтеров заключается в энергоэкономичности. По сравнению с обычными токарными и фрезерными станками печатающие машины потребляют малый объём электроэнергии. При выпуске крупных серий экономия составляет внушительную сумму. Преимуществом данной технологии можно назвать безотходность. При послойном выращивании металлопродукции не образуется опилок, стружки. Печатающая машина более компактна, не требует сложного сервисного обслуживания.

Типы 3D-принтеров по металлу

Все 3d-принтеры по металлу классифицируются в зависимости от метода формирования объекта. Существуют следующие категории устройств:

  • лазерные;
  • электромагнитные;
  • экструзионные;
  • ламинатные.
Сегодня наиболее распространены лазерные модификации, поскольку их применение даёт возможность получать продукцию любой геометрии. Второй фактор, делающий эти принтеры самыми популярными, связан с простотой управления световой головкой, что позволяет автоматизировать производственные операции.

Принцип 3D-печати металлом

Рассмотрим лазерный принцип объёмной металлической печати. Здесь строительным материалом является металлопорошковая субстанция — смесь металлических частиц и измельчённого связующего минерала. Порошок насыпается внутрь ёмкости, над которой размещается световая головка. Цифровая модель детали программным методом разбивается на слои. Эта информация загружается в память принтера и используется для управления лазером.

При движении луча по поверхности стройматериала металлические частицы свариваются, образуя слой монолитного металла. После этого платформа опускается на шаг построения, заданный проектом, и добавляется новая порция стройматериала. Она разравнивается специальным роликом, а лазер формирует второй слой объекта. Платформа снова опускается. Процесс повторяется до полного выращивания шестерёнки или турбинной лопатки. При завершении процесса остатки строительного порошка высыпаются, а полученное металлоизделие подвергается шлифовке.

Ключевой элемент техники — лазерная головка, управляемая многоосными микромоторами, которые обеспечивают высокую точность позиционирования. Разные производители используют для возбуждения светового луча различные решения, но оптимальными признаны иттербиевые генераторы. Вырабатываемое ими излучение обладает наибольшей когерентностью, мало подвержено внешним воздействиям.

Электромагнитные

Данный тип устройств представляет собой разновидность лазерных. Объекты формируются так же из металлопорошка, но спекание частиц происходит под воздействием токов высокой частоты, а не лазера. Эти аппараты получили не очень широкое распространение из-за большой цены, которая обусловлена сложностью конструкции. Также электромагнитные 3d-принтеры по металлу обеспечивают низкую точность — ошибки приходится исправлять достаточно трудоёмкой шлифовкой конечного изделия. Данный момент влечёт за собой образование некоторого количества отходов, что ухудшает экономические показатели.

Экструзионные

Аппараты этого типа реализуют принцип литьевого формирования деталей. Расплавленный металл подаётся небольшими порциями через экструдер на платформу построения, где происходит послойное формирование детали. Плюсом оборудования является высокая производительность, а недостатком — необходимость разогрева строительного материала до большой температуры, что вынуждает изготавливать экструдер тугоплавким, увеличивая стоимость техники.

Ламинатные

Данные устройства получили своё наименование от названия технологии — Sheet Laminate. Она предполагает формирование изделий из тонких листовых заготовок, скрепляемых высокочастотным электрическим током. То есть конечный продукт собирается послойно в буквальном смысле этого слова. Каждая заготовка вырезается автоматически согласно цифровой модели каждого слоя.

Универсальность принтеров

Все выпускаемые сегодня 3d-принтеры по металлу универсальны с точки зрения использования программного обеспечения. Независимо от модификации они функционируют в проектной среде AutoCAD/CAM/CAE, что упрощает эксплуатацию оборудования, поскольку снимает необходимость перенастройки под определённую управляющую программу. Устройства различаются пользовательскими интерфейсами, но данный аспект не затрудняет 3d-печать металлом. Благодаря простоте эксплуатировать технику может любой специалист, владеющий базовыми навыками работы на промышленном оборудовании.

Мировые производители

Производством аппаратов для объёмного выращивания металлоизделий занимается несколько компаний, главным образом, американских, а также европейских. К числу наиболее известных фирм относятся следующие:

  • 3D Systems (США);
  • Concept Laser (Германия);
  • Phenix Systems (Франция);
  • Renishaw (Великобритания);
  • Arcam (Швеция).
Эти производители выпускают оборудование всех типов. Предложения компаний существенно различаются стоимостью. Американские модели являются самыми дорогостоящими, поэтому российские предприятия в большинстве случаев выбирают европейские машины, которым присуще лучшее соотношение цены и качества.

В рамках выставки металлообработки на "ИННОПРОМ-2018", которая пройдёт в Екатеринбурге 9—12 июля текущего года, будет представлена большая выставка 3d-принтеров по металлу. Участники мероприятия покажут последние разработки, продемонстрируют процессы изготовления реальных металлоизделий, предоставят заинтересованным гостям необходимые сведения о технологиях послойного создания металлопродукции для машиностроения. Посетители смогут заключить выгодные контракты на покупку оборудования.