Impressora 3D per a metall. Fabricació de productes metàl·lics

La impressió 3D es considera l'assoliment tecnològic més complex i una direcció important de la producció d'additius. Gràcies a les impressores tridimensionals, s'obren noves oportunitats en tots els sectors de l'economia. Hi ha una opinió que en el futur poden fins i tot desplaçar els mètodes tradicionals de producció (forja, fosa, etc.). En aquest article anem a considerar quina és la impressió 3D amb metalls i les seves principals tecnologies.

Què és una impressora 3D per a metall

Són màquines especials que us permeten fabricar objectes metàl·lics o aplicar revestiments a productes acabats. Aquesta impressora "creix" una capa d'objectes físics per capa. És a dir, primer es crea un model virtual en tres dimensions, dividit en capes digitals, que es crea a l'ordinador en el sistema de disseny. Després d'iniciar l'objecte en paper, el cap de la impressora 3D comença a apretar el metall líquid o abocar la pols cap a la plataforma d'impressió, formant la primera capa. A continuació, la màquina aplica una segona part de metall i així successivament.

La impressora 3D per a metall us permet crear una àmplia gamma de productes i, gràcies a la tecnologia moderna, pot competir amb mètodes clàssics de producció de metall.

Què puc imprimir amb una impressora 3D?

Aquesta impressora és una invenció universal, que pot ser utilitzada tant per professionals com per a simples entusiastes. Les impressores de metall es poden utilitzar per fabricar objectes no estàndard, peces mecàniques, joies. També permeten la creació de productes metàl·lics que simulen forja manual. I per a això, no calen dispositius i mecanismes addicionals.

Una impressora 3D industrial per a metall pot fins i tot imprimir un motor de coets. En aquest cas, no serà pràcticament diferent del producte fabricat pel mètode tradicional. D'aquesta manera, la impressora metàl·lica permet a una persona moderna crear qualsevol objecte.

Tecnologies d'impressió 3D per a metall

Fins ara, la fabricació de productes metàl·lics es duu a terme mitjançant dues tecnologies: làser i impressió d'injecció de tinta. Signifiquen una estratificació gradual i precisa de metall, com a conseqüència de la qual es pretén obtenir la figura prevista. Al mateix temps, els enginyers han desenvolupat diverses maneres de créixer.

Impressió en 3D d'injecció de tinta

La fabricació de productes metàl·lics mitjançant impressió d'injecció de tinta és una de les formes més antigues de producció d'additius. Permet la millor manera d'utilitzar metalls com a consumibles. Però aquesta tecnologia només s'aplica en el cas de crear un model compost. La qüestió és que la impressora 3D de raig permet imprimir objectes de qualsevol material, que es pot processar en pols. Durant la impressió, les matèries primeres del sòl estan lligades per polímers. A causa d'aquesta característica tecnològica, els productes acabats no es poden considerar completament de metall.

A més, és possible convertir els models compostos resultants en tots els de metall. Per a això, s'utilitza la fosa tèrmica o la crema de polímers i la sinterització de metall en pols. Aquests productes metàl·lics no són duradores, ja que tenen una estructura porosa. Afegir força pot ser degut a la impregnació d'un altre metall. Per exemple, un objecte d'acer serà més durador si està impregnat de bronze.

Aquest mètode de creació de productes s'utilitza principalment en la indústria de souvenirs i joies.

Mètode de laminació

La impressió en 3D mitjançant laminació implica l'aplicació de làmines fines de metall formades per làser o tall mecànic a la plataforma i el seu encolat per obtenir un model tridimensional. Aquest mètode ens permet utilitzar fins i tot paper metàl·lic com a material consumible. Els objectes laminat no tenen resistència metàl·lica, ja que la seva integritat es basa en la unió de les fulles unides.

L'avantatge d'aquesta tecnologia és el baix cost relatiu i la capacitat de crear una varietat d'elements que són idèntics als productes de tot tipus de metall. La laminació d'impressió més comú s'utilitza per crear maquetes.

Fusió de capes

Aquest mètode d'impressió en 3D es basa en l'ús de materials d'aliatge lleuger. Les extrusores disponibles a la impressora no són capaços de resistir altes temperatures. Per tant, és gairebé impossible crear objectes de metall i aliatges purs. D'aquesta manera, els desenvolupadors de consumibles van començar a produir matèries primeres compostes especials. Un exemple d'aquesta solució és un material que consisteix en pols termoplàstic i de bronze.

Una impressora de metall d'aquest tipus imprimeix articles que no es poden distingir d'un producte de tot metall en aparença. Però les propietats físiques d'aquests objectes són molt pitjors. Per tant, la fusió de capa per capçalera s'utilitza exclusivament per crear maquetes, records i articles d'interior. Ara, els enginyers estan buscant indústries on està permès utilitzar aquesta tecnologia de producció. D'aquesta manera, un termoplàstic amb un farcit de metall es pot utilitzar per imprimir taulers electrònics.

Làser selectiu i sinteritzat directe

El sinteritzat làser selectiu de metalls li permet treballar no només amb un material durador, sinó també amb termoplàstics. Aquí, la creació d'objectes tridimensionals es produeix amb l'ajuda de les instal·lacions làser mitjançant la sinterització d'un pols de metall. Molt sovint, per reduir la potència dels emissors làser en un material metàl·lic, s'aplica un recobriment més baix en fosa. En aquests casos, per augmentar la resistència dels productes acabats, es requereix de sintering i impregnació addicionals amb metalls.

Una varietat del mètode descrit és el sinteritzat làser directe de metalls. Aquesta tecnologia se centra en treballar amb tipus de pols de metall pur. Per realitzar aquest objectiu, la impressora 3D disposa de càmeres especials tancades amb gas inert. A més, la premsa utilitza l'escalfament del material consumible a la temperatura a la qual es fon, però no es bull encara. Això permet reduir el temps d'impressió i estalviar en la potència de les instal·lacions làser.

La impressió per sinteritzat làser es produeix en capes. A la plataforma de treball, la màquina aplica una fina capa de pols escalfada, les partícules de les quals estan sintetitzades entre si i amb la capa anterior. El raig làser canvia constantment la seva direcció amb l'ajuda d'un sistema mirall.

El sinteritzat làser permet crear estructures complexes sense suports addicionals. D'aquesta manera, aquesta tecnologia s'utilitza per crear peces d'alta precisió que no requereixin el posterior mecanitzat, així com per a la producció de models integrals d'un nivell de complexitat que no es puguin realitzar mitjançant el càsting convencional.

El sinteritzat làser us permet treballar amb acers, aliatges de níquel, titani, metalls preciosos, etc.

Làser selectiu i fosa d'electrons de fusió de metalls

Encara que els models obtinguts per sinteritzat làser de metall són de gran qualitat, tenen una aplicació limitada. L'estructura porosa dels objectes acabats redueix la seva força. Aquests productes són de poc ús per a aplicacions industrials, però són més utilitzats per crear maquetes i prototips. Per a la producció de models resistents i resistents, els enginyers van convertir la tecnologia de sinteritzat làser en un mètode de fusió per làser. Es basa en un fort tractament tèrmic de la pols metàl·lica per obtenir un objecte homogeni. Els objectes impresos d'aquesta manera no difereixen en propietats mecàniques i físiques d'analògics fabricats per mètodes tradicionals.

Paral·lelament, s'aplica la tecnologia de fusió de feix d'electrons. Permet crear objectes amb la mateixa precisió i resolució, però té alguns avantatges. Així, una impressora 3D per a aquest tipus de metall en comptes de sistemes mirall electromecànics està equipada amb pistoles electròniques. Això permet que la màquina funcioni a velocitats relativament altes, cosa que millora el rendiment sense complicacions significatives del procés. Aquesta tecnologia és una excel·lent alternativa a la producció industrial tradicional, on s'utilitzen equips addicionals (forns i motlles).

Les impressores per a la fusió de feix de làser i electrons s'utilitzen principalment per a la producció de peces de motors a reacció i turbines de gas, pròtesis ortopèdiques.

Construcció directa d'additius làser

Impressora 3D per a la construcció de làsers metàl·lics directes per a la reparació de productes acabats. La tecnologia d'aquesta màquina es basa en el principi de polvoritzar partícules de pols metàl • liques sobre parts danyades d'un objecte i fusionar-les amb un làser. Aquest mètode es caracteritza per una especialització estreta i s'utilitza exclusivament per a fins industrials.

El capçal d'impressió d'aquest tipus d'impressora es mou en tres plànols i gira sobre l'eix vertical. Així, funciona en qualsevol angle.

Màquines similars s'utilitzen per reparar maquinària complexa i productes de grans dimensions. Per exemple, per reparar motors d'avions.

El cost d'una impressora 3D per a metall

Avui, el mercat ofereix una àmplia gamma de màquines que permeten crear objectes tridimensionals de metall. El seu cost depèn de la marca i la tecnologia d'impressió. Així, una impressora 3D industrial per treballar amb metall, sobre la qual es pot imprimir un motor, costa desenes de milers de dòlars americans. Les màquines més assequibles es poden comprar molt més barates, però la qualitat dels productes serà pitjor. Per solucionar aquest problema, els enginyers estan desenvolupant una impressora 3D per a metall, el preu serà molt inferior quan estigui totalment operatiu.