3D-tiskanje kovin

Pred kratkim smo izvedli demonstracijo kovine3D-tiskanje, in to smo zelo uspešno zaključili, kaj je torej kovina3D-tiskanjeKakšne so njegove prednosti in slabosti?

3D-tiskanje kovin je tehnologija aditivne proizvodnje, ki gradi tridimenzionalne predmete z dodajanjem kovinskih materialov plast za plastjo. Tukaj je podroben uvod v 3D-tiskanje kovin:

Tehnično načelo
Selektivno lasersko sintranje (SLS): Uporaba visokoenergijskih laserskih žarkov za selektivno taljenje in sintranje kovinskih prahov, pri čemer se prašni material segreje na temperaturo nekoliko pod tališčem, tako da se med delci prahu tvorijo metalurške vezi in s tem se predmet gradi plast za plastjo. Pri postopku tiskanja se na tiskalno ploščo najprej nanese enakomerna plast kovinskega prahu, nato pa laserski žarek skenira prah glede na obliko prečnega prereza predmeta, tako da se skenirani prah skupaj stopi in strdi. Po zaključku tiskanja se plošča spusti za določeno razdaljo, nato pa se nanese nova plast prahu, zgornji postopek pa se ponavlja, dokler ni natisnjen celoten predmet.
Selektivno lasersko taljenje (SLM): Podobno kot SLS, vendar z višjo lasersko energijo, se lahko kovinski prah popolnoma stopi in tvori gostejšo strukturo, doseže se večja gostota in boljše mehanske lastnosti, trdnost in natančnost natisnjenih kovinskih delov pa sta višji, blizu ali celo presegata dele, izdelane s tradicionalnim proizvodnim postopkom. Primeren je za izdelavo delov v letalstvu, medicinski opremi in drugih področjih, ki zahtevajo visoko natančnost in zmogljivost.
Taljenje z elektronskim žarkom (EBM): Uporaba elektronskih žarkov kot vira energije za taljenje kovinskih prahov. Elektronski žarek ima značilnosti visoke gostote energije in visoke hitrosti skeniranja, kar lahko hitro stopi kovinski prah in izboljša učinkovitost tiskanja. Tiskanje v vakuumskem okolju se lahko izogne ​​reakciji kovinskih materialov s kisikom med postopkom tiskanja, kar je primerno za tiskanje titanovih zlitin, zlitin na osnovi niklja in drugih kovinskih materialov, občutljivih na vsebnost kisika, ki se pogosto uporabljajo v vesoljski industriji, medicinski opremi in drugih vrhunskih panogah.
Ekstruzija kovinskih materialov (ME): Metoda izdelave, ki temelji na ekstruziji materiala, pri kateri se kovinski material v obliki svile ali paste iztisne skozi ekstruzijsko glavo, hkrati pa se segreje in strdi, da se doseže kopičenje plasti v plasteh. V primerjavi s tehnologijo laserskega taljenja so investicijski stroški nižji, bolj prilagodljivi in ​​priročni, še posebej primerni za zgodnji razvoj v pisarniškem in industrijskem okolju.
Običajni materiali
Titanova zlitina: ima prednosti visoke trdnosti, nizke gostote, dobre odpornosti proti koroziji in biokompatibilnosti, se pogosto uporablja v vesoljski, medicinski opremi, avtomobilski in drugih panogah, kot so lopatice letalskih motorjev, umetni sklepi in proizvodnja drugih delov.
Nerjaveče jeklo: ima dobro odpornost proti koroziji, mehanske lastnosti in obdelovalne lastnosti, relativno nizke stroške, je eden najpogosteje uporabljenih materialov pri 3D-tiskanju kovin in se lahko uporablja za izdelavo različnih mehanskih delov, orodij, medicinskih pripomočkov itd.
Aluminijeva zlitina: nizka gostota, visoka trdnost, dobra toplotna prevodnost, primerna za izdelavo delov z visokimi zahtevami glede teže, kot so bloki valjev avtomobilskih motorjev, konstrukcijski deli letalske in vesoljske industrije itd.
Zlitina na osnovi niklja: z odlično visokotemperaturno trdnostjo, odpornostjo proti koroziji in oksidaciji se pogosto uporablja pri izdelavi visokotemperaturnih komponent, kot so letalski motorji in plinske turbine.
prednost
Visoka stopnja oblikovalske svobode: Zmožnost doseganja izdelave kompleksnih oblik in struktur, kot so rešetkaste strukture, topološko optimizirane strukture itd., ki jih je v tradicionalnih proizvodnih procesih težko ali nemogoče doseči, zagotavlja večji inovacijski prostor za oblikovanje izdelkov in omogoča izdelavo lažjih, visokozmogljivih delov.
Zmanjšanje števila delov: več delov je mogoče integrirati v celoto, kar zmanjša postopek povezovanja in sestavljanja med deli, izboljša učinkovitost proizvodnje, zmanjša stroške, hkrati pa izboljša zanesljivost in stabilnost izdelka.
Hitra izdelava prototipov: Z njo lahko v kratkem času izdelamo prototip izdelka, pospešimo razvojni cikel izdelka, zmanjšamo stroške raziskav in razvoja ter pomagamo podjetjem, da izdelke hitreje spravijo na trg.
Prilagojena proizvodnja: Glede na individualne potrebe strank se lahko izdelajo edinstveni izdelki, ki ustrezajo posebnim zahtevam različnih strank, primerni za medicinske vsadke, nakit in druga prilagojena področja.
Omejitev
Slaba kakovost površine: Hrapavost površine tiskanih kovinskih delov je relativno visoka, zato je potrebna naknadna obdelava, kot so brušenje, poliranje, peskanje itd., da se izboljša površinska obdelava, kar poveča proizvodne stroške in čas.
Notranje napake: med postopkom tiskanja se lahko pojavijo notranje napake, kot so pore, nevezani delci in nepopolno zlitje, ki vplivajo na mehanske lastnosti delov, zlasti pri uporabi visokih in cikličnih obremenitev, zato je treba zmanjšati pojav notranjih napak z optimizacijo parametrov postopka tiskanja in uporabo ustreznih metod naknadne obdelave.
Omejitve materialov: Čeprav se vrste kovinskih materialov za 3D-tiskanje povečujejo, še vedno obstajajo določene omejitve materialov v primerjavi s tradicionalnimi proizvodnimi metodami, nekatere visokozmogljive kovinske materiale pa je težje natisniti in so dražji.
Stroški: Stroški opreme in materialov za 3D-tiskanje s kovino so relativno visoki, hitrost tiskanja pa počasna, kar ni tako stroškovno učinkovito kot tradicionalni proizvodni procesi za obsežno proizvodnjo in je trenutno primerno predvsem za majhne serije, proizvodnjo po meri in območja z visokimi zahtevami glede zmogljivosti in kakovosti izdelkov.
Tehnična zahtevnost: 3D-tiskanje kovin vključuje kompleksne procesne parametre in nadzor procesa, kar zahteva profesionalne operaterje in tehnično podporo ter visoko tehnično raven in izkušnje operaterjev.
Področje uporabe
Letalska in vesoljska industrija: Uporablja se za izdelavo lopatic letalskih motorjev, turbinskih diskov, krilnih struktur, delov satelitov itd., kar lahko zmanjša težo delov, izboljša učinkovitost porabe goriva, zmanjša proizvodne stroške ter zagotovi visoko zmogljivost in zanesljivost delov.
Avtomobilizem: Izdelava blokov valjev avtomobilskih motorjev, ohišja menjalnika, lahkih konstrukcijskih delov itd. za doseganje lahke zasnove avtomobilov, izboljšanje porabe goriva in zmogljivosti.
Medicina: Proizvodnja medicinskih pripomočkov, umetnih sklepov, zobnih ortopedskih vložkov, vsadljivih medicinskih pripomočkov itd. se glede na individualne razlike pacientov prilagodi izdelavi, izboljša primernost medicinskih pripomočkov in učinki zdravljenja.
Izdelava kalupov: Izdelava kalupov za brizganje, kalupov za tlačno litje itd. skrajša cikel izdelave kalupov, zmanjša stroške, izboljša natančnost in kompleksnost kalupa.
Elektronika: Izdelava radiatorjev, lupin, tiskanih vezij elektronske opreme itd. za doseganje integrirane proizvodnje kompleksnih struktur, izboljšanje delovanja in učinka odvajanja toplote elektronske opreme.
Nakit: Glede na ustvarjalnost oblikovalca in potrebe strank je mogoče izdelati različne edinstvene nakite za izboljšanje učinkovitosti proizvodnje in personalizacijo izdelkov.