Fém 3D nyomtatás

Nemrég tartottunk egy bemutatót a fémről3D nyomtatás, és nagyon sikeresen teljesítettük, szóval mi is az a fém3D nyomtatásMik az előnyei és hátrányai?

A fém 3D nyomtatás egy additív gyártási technológia, amely háromdimenziós tárgyakat hoz létre fémanyagok rétegről rétegre történő hozzáadásával. Íme egy részletes bevezetés a fém 3D nyomtatásába:

Műszaki alapelv
Szelektív lézeres szinterezés (SLS): Nagy energiájú lézersugarak használata a fémporok szelektív megolvasztására és szinterezésére, a poranyag olvadáspontja alatti hőmérsékletre történő melegítésével, így kohászati ​​kötések alakulnak ki a porrészecskék között, ezáltal rétegről rétegre építve fel a tárgyat. A nyomtatási folyamat során először egy egyenletes fémporréteget helyeznek a nyomtatóplatformra, majd a lézersugár a tárgy keresztmetszeti alakjának megfelelően beolvassa a port, így a beolvasott por megolvad és megszilárdul. A nyomtatási réteg befejezése után a platform egy bizonyos távolságra leesik, majd egy új porréteget terít szét, és a fenti folyamatot addig ismétli, amíg a teljes tárgy ki nem nyomtatódik.
Szelektív lézeres olvasztás (SLM): Hasonló az SLS-hez, de nagyobb lézerenergiával a fémpor teljesen megolvasztható, sűrűbb szerkezetet képezve, nagyobb sűrűség és jobb mechanikai tulajdonságok érhetők el, a nyomtatott fém alkatrészek szilárdsága és pontossága pedig magasabb, megközelíti vagy akár meg is haladja a hagyományos gyártási eljárással előállított alkatrészekét. Alkalmas repülőgépipari, orvosi berendezések és más, nagy pontosságot és teljesítményt igénylő területek alkatrészeinek gyártására.
Elektronsugaras olvasztás (EBM): Elektronsugarak energiaforrásként való használata fémporok olvasztására. Az elektronsugár nagy energiasűrűséggel és nagy szkennelési sebességgel rendelkezik, ami gyorsan megolvasztja a fémport és javítja a nyomtatási hatékonyságot. A vákuumos nyomtatás elkerülheti a fémanyagok oxigénnel való reakcióját a nyomtatási folyamat során, ami alkalmas titánötvözet, nikkel alapú ötvözet és más, az oxigéntartalomra érzékeny fémanyagok nyomtatására, gyakran használják repülőgépiparban, orvosi berendezésekben és más csúcskategóriás területeken.
Fémanyag extrudálás (ME): Anyagextrudáláson alapuló gyártási módszer, amelynek során az extrudálófejen keresztül a fémanyagot selyem vagy paszta formájában extrudálják, majd egyidejűleg melegítik és kikeményítik, így rétegenkénti felhalmozódásos öntést érnek el. A lézeres olvasztási technológiához képest alacsonyabb a beruházási költség, rugalmasabb és kényelmesebb, különösen alkalmas irodai és ipari környezetben történő korai fejlesztéshez.
Gyakori anyagok
Titánötvözet: nagy szilárdságú, alacsony sűrűségű, jó korrózióállósággal és biokompatibilitással rendelkezik, széles körben használják a repülőgépiparban, az orvosi berendezésekben, az autóiparban és más területeken, például repülőgép-hajtóművek lapátjaiban, mesterséges ízületekben és egyéb alkatrészgyártásban.
Rozsdamentes acél: jó korrózióállósággal, mechanikai tulajdonságokkal és feldolgozási tulajdonságokkal rendelkezik, viszonylag alacsony költséggel rendelkezik, az egyik leggyakrabban használt anyag a fém 3D nyomtatásban, különféle mechanikus alkatrészek, szerszámok, orvostechnikai eszközök stb. gyártására használható.
Alumíniumötvözet: alacsony sűrűségű, nagy szilárdságú, jó hővezető képességű, alkalmas nagy súlykövetelményekkel járó alkatrészek gyártására, például autómotor hengerblokk, repülőgépipari szerkezeti alkatrészek stb.
Nikkel alapú ötvözet: kiváló magas hőmérsékleti szilárdsággal, korrózióállósággal és oxidációs ellenállással rendelkezik, gyakran használják magas hőmérsékletű alkatrészek, például repülőgépmotorok és gázturbinák gyártásában.
előny
Nagyfokú tervezési szabadság: Az összetett formák és szerkezetek, például rácsszerkezetek, topológiailag optimalizált szerkezetek stb. gyártásának lehetősége, amelyeket a hagyományos gyártási eljárásokkal nehéz vagy lehetetlen elérni, nagyobb innovációs teret biztosít a terméktervezés számára, és könnyebb, nagy teljesítményű alkatrészeket lehet előállítani.
Alkatrészek számának csökkentése: több alkatrész integrálható egyetlen egésszé, csökkentve az alkatrészek közötti csatlakozási és összeszerelési folyamatot, javítva a termelési hatékonyságot, csökkentve a költségeket, de javítva a termék megbízhatóságát és stabilitását is.
Gyors prototípusgyártás: Rövid idő alatt képes előállítani egy termék prototípusát, felgyorsítani a termékfejlesztési ciklust, csökkenteni a kutatás-fejlesztési költségeket, és segíteni a vállalatoknak abban, hogy termékeiket gyorsabban piacra dobják.
Egyedi gyártás: Az ügyfelek egyedi igényei szerint egyedi termékek gyárthatók, amelyek megfelelnek a különböző ügyfelek speciális követelményeinek, alkalmasak orvosi implantátumokhoz, ékszerekhez és egyéb egyedi területekre.
Korlátozás
Rossz felületi minőség: A nyomtatott fém alkatrészek felületi érdessége viszonylag magas, és utókezelésre van szükség, például csiszolásra, polírozásra, homokfúvásra stb. a felületminőség javítása érdekében, ami növeli a gyártási költségeket és az időt.
Belső hibák: a nyomtatási folyamat során előfordulhatnak belső hibák, például pórusok, nem összeolvadt részecskék és hiányos összeolvadás, amelyek befolyásolják az alkatrészek mechanikai tulajdonságait, különösen nagy terhelés és ciklikus terhelés alkalmazása esetén. A belső hibák előfordulásának csökkentése érdekében optimalizálni kell a nyomtatási folyamat paramétereit és megfelelő utófeldolgozási módszereket kell alkalmazni.
Anyagkorlátozások: Bár a fém 3D nyomtatáshoz elérhető anyagok típusai bővülnek, a hagyományos gyártási módszerekkel összehasonlítva még mindig vannak bizonyos anyagkorlátozások, és egyes nagy teljesítményű fémanyagok nehezebben nyomtathatók, és a költségük is magasabb.
Költségproblémák: A fém 3D nyomtatóberendezések és anyagok költsége viszonylag magas, a nyomtatási sebesség pedig lassú, ami nem olyan költséghatékony, mint a hagyományos gyártási eljárások nagyméretű gyártás esetén, és jelenleg főként kis tételű, egyedi gyártáshoz és olyan területekhez alkalmas, ahol magas a termékteljesítmény és a minőségi követelmények.
Technikai komplexitás: A fém 3D nyomtatás összetett folyamatparamétereket és folyamatvezérlést foglal magában, ami professzionális kezelőket és műszaki támogatást igényel, valamint a kezelők magas szintű technikai színvonalát és tapasztalatát igényli.
Alkalmazási terület
Repülőgépipar: Repülőgép-hajtómű lapátok, turbinatárcsák, szárnyszerkezetek, műholdalkatrészek stb. gyártására használják, ami csökkentheti az alkatrészek súlyát, javíthatja az üzemanyag-hatékonyságot, csökkentheti a termelési költségeket, valamint biztosíthatja az alkatrészek nagy teljesítményét és megbízhatóságát.
Gépjármű: Gépjárműmotor-hengerblokk, sebességváltó héj, könnyű szerkezeti alkatrészek stb. gyártása a könnyűszerkezetes autók kialakítása, az üzemanyag-fogyasztás és a teljesítmény javítása érdekében.
Orvosi: Orvostechnikai eszközök, mesterséges ízületek, fogászati ​​ortézisek, beültethető orvostechnikai eszközök stb. gyártása a betegek egyéni különbségeihez igazodva, testreszabott gyártással javítja az orvostechnikai eszközök alkalmasságát és a kezelési hatásokat.
Formagyártás: A fröccsöntő formák, présöntő formák stb. gyártása lerövidíti a formagyártási ciklust, csökkenti a költségeket, javítja a forma pontosságát és összetettségét.
Elektronika: Radiátorok, héjak, elektronikus berendezések áramköri lapjainak stb. gyártása összetett szerkezetek integrált gyártásának elérése, az elektronikus berendezések teljesítményének és hőelvezetési hatásának javítása érdekében.
Ékszerek: A tervező kreativitása és a vevői igények szerint különféle egyedi ékszerek gyárthatók a termelési hatékonyság javítása és a termék személyre szabása érdekében.