Основы металлической 3D-печати: Материал, стоимость, применение, часто задаваемые вопросы

Содержание

У 3D-печати так много преимуществ, что многие сейчас используют ее для своей инженерной компании, библиотеки, хобби или личного бизнеса. Вы можете печатать с помощью различных материалов, но отличным дополнением к миру 3D-печати является платформа металлической 3D-печати.

В последнее время обычные 3D-принтеры могут работать с такими металлами, как медь и бронза. Есть даже доказательства того, что металлические 3D-принтеры могут работать с нержавеющей сталью. Базовая металлическая 3D-печать может создавать детали размером 250 x 150 x 150 мм, но промышленные модели даже помогают в автоматизации и механических сборках.

Вы найдете множество тем, касающихся металлической 3D-печати, начиная от контроля общих затрат, размеров, которые дает металлическая 3D-печать, может ли кто-то использовать металлические нити в принтерах, а также развенчания заблуждений относительно металлической 3D-печати.

И наконец, будет небольшое интервью с профессионалом в области металлической 3D-печати. В статье много интересного, но она стоит того, чтобы ее прочитать!

Могут ли 3D-принтеры печатать металлом?

Многие 3D-принтеры используют смолу или филаменты для печати своих конструкций, но спектр потенциальных материалов расширяется.

Компания Virtual Foundry создала возможность 3D-печати стеклянными и керамическими изделиями без необходимости модернизации имеющегося у большинства людей 3D-принтера. Большой вопрос — как это все работает.

Обычная комбинация — это пластик с высокой степенью вплавления (около 11,5%) вместе с массой металлического порошка 88,5% для полировки отпечатков и последующей обработки для удаления кусочков пластика. В результате получается чистый металл. Virtual Foundry все еще стремится усовершенствовать процесс, чтобы в готовых металлических изделиях содержалось не более 8% пластика.

Утверждается, что материалы будут учитываться в значительной степени при достижении ближайших продуктов в 3D-печати, так как Virtual Foundry надеется предложить немедленные ответы в продолжении производства реальных металлических печатных продуктов, которые будут полезны от медицинской сферы до строительства.

И что самое интересное? Всего этого можно достичь с помощью обычного настольного 3D-принтера, не уступающего коммерческим машинам.

Потребительские принтеры предлагают компромисс в цене, обещая большее разрешение при более высокой скорости. Добавление металлической нити к 3D-принтеру означает, что они внезапно могут производить изделия из меди и бронзы без печи.

Вам не придется ждать 48 часов, пока печать на металле будет завершена, как это бывает с коммерческими машинами. Вместо этого печать может занять всего пять часов, что делает затраты дешевле, а результат — быстрее. Источник

Что можно сделать с помощью 3D-печати металла?

Подобно тому, как 3D-принтер предназначен для создания фигурок, пластиковых деталей и т.д., металлическая 3D-печать помогает в производстве унаследованных деталей, инструментов для автоматизации линий, функциональных литых прототипов и т.д. и т.п.. Это очень выгодно тем, кто использует геометрические модели, поскольку позволяет добавлять функции за более короткий промежуток времени.

  Какой лучший набор для обработки кожи для начинающих?

Существует также преимущество полной автоматизации, когда металлические 3D-принтеры требуют минимального времени оператора. Программное обеспечение может автоматически создавать траектории инструментов на основе конфигурируемых настроек без необходимости предыдущего производства при работе с новым материалом. Вы создаете выборку и настраиваете шаблон, а 3D-печать делает все остальное.

Наконец, минимальная оснастка делает традиционные методы 3D-печати, такие как фрезерование, формовка, токарная обработка, для изготовления пользовательской оснастки или пресс-форм, более простыми с металлическими 3D-принтерами, так как они могут выполнять дополнительную машинную работу, так что все, что вам нужно сделать, это нажать кнопку печати! Источник

В чем помогает 3D-печать по металлу?

Использование 3D-печати по металлу помогает, главным образом, упростить сборки, оптимизировать геометрию и создать цифровой инвентарь/старые детали. Благодаря упрощению сборок, консолидация позволяет работать с более сложными геометриями. В прошлом отдельные детали были разделены на разные временные сегменты из-за текущих конструктивных ограничений в производстве.

Поэтому пространство проектирования для дополнительного производства становится иным, чем при традиционном способе печати, с возможностью планировать, сколько материала необходимо для изготовления детали, а не отбирать больше для обработки на другом принтере. Использование облачной системы парка металлических 3D-принтеров помогает пользователю управлять требуемым дизайном и производить детали независимо от местонахождения 3D-принтера. Источник

Можно ли использовать металлический филамент в 3D-принтере?

Каковы затраты на металлический 3D-принтер?

Когда речь заходит о цене, все зависит от того, что вы ищете. В зависимости от того, какое оборудование вы предпочитаете, точность, возможности и ограничения компании — все это играет роль в том, что вам следует приобрести.

Другие компоненты, такие как питание 3D-принтера: охлаждающие вентиляторы, нагревающиеся концы, шаговые двигатели и подогреваемая платформа для сборки.

Некоторые средние затраты приведены ниже:

  • Селективное лазерное плавление/прямое лазерное спекание металла (традиционная печать деталей из металла): Одна деталь стоит около $500
  • Полный рабочий стол со студийной системой печати металлом (3D-принтер, станция обдирки, станция спекания) стоит около $100 000-$150 000.
  • Специализированные металлические порошки могут стоить около $400/кг.

Для получения дополнительной информации о стоимости собственного производства металла и стоимости аутсорсингового производства посетите этот источник.

Недавний рост цен на использование 3D-печати объясняется тем, что простая технология используется в устройствах с различными сферами деятельности. На ранних этапах развития 3D-печати, когда стоимость входа была выше, и модели 3D-принтеров, и материалы были дорогими.

С последними усовершенствованиями различных технологий, машины и материалы, к счастью, снижаются в цене, поскольку 3D-печать становится более доступной и приемлемой для бюджетов компаний. Источник

Школам и малым предприятиям нужны машины, использующие технологию FDM или моделирование с плавленым напылением, такие как Replicator+, Z18 или Method от MakerBot. Машины FDM могут использовать такие 3D-материалы, как PLA и ABS — полимолочная кислота и акриламид-бутан-стирол, оба из которых являются термопластами.

Термопласты работают с принтером путем нагрева изделия до мягкости с возможностью гибкого формования. Как только материал застывает, общая форма может остыть.

Это делает PLA преимуществом по сравнению с ABS. PLA меньше деформируется/скручивается и печатает без необходимости использования нагретой строительной пластины.

Эффективное хранение филамента важно для экономии затрат при правильном хранении филамента, чтобы сохранить его или испортить всю катушку материала. 3D-печатная модель должна соответствовать требуемому размеру, и если она может работать с той же целью в меньшем масштабе, это позволяет сэкономить на материале, а также выдолбить внутреннюю часть конструкции материала.

  Лучшая грунтовка для аэрографа: 5 лучших вариантов и полное руководство по использованию

Если вы можете уменьшить процент заполнения, когда это возможно, это также экономит материал, и изделие завершается быстрее.

Общие вопросы и ответы по 3D-печати металлом

Почему 3D-печать по металлу такая дорогая?

Аддитивное производство (AM) — это технология, которая произвела революцию в создании металлических деталей с помощью 3D-печати металла. Чтобы заменить традиционный путь, технология должна поддерживать конкурентоспособность. Существуют варианты процессов при 3D-печати металлом, и системы могут расходиться при создании из сырья.

Это означает, что, хотя различные методы могут обеспечить различные решения для компаний, стоимость производства металлических деталей варьируется в зависимости от техники, с которой ведется работа, и сложности проекта. В целом, основные затраты на металлическую 3D-печать будут связаны со станком, который вы используете.

Ваша печатная машина будет принимать 40% сырья, что составляет 25% от общей стоимости, а 15% — трудозатраты. Следует рассмотреть послепечатную обработку и подготовку каждого продукта.

Для сырья используется распространенный метод под названием «газовое распыление». Металл плавится перед помещением в расплавленный материал, пропускаемый через сопло в виде высокоскоростного потока воздуха. Капли быстро образуют и затвердевают порошок, что приводит к высоким температурам и требованиям передовой технологии.

К счастью, есть шанс, что новые поставщики порошка снизят стоимость по мере появления новых предложений на рынке. Существуют также процессы 3D-печати металлов, которые начинаются с проектирования изделия, которое сначала следует за дизайном специально для AM с использованием программного обеспечения под названием Generative Design.

Auto-desk Generative Design используется для создания оптимизированных конструкций с управлением временными затратами и лицензионными расходами на программное обеспечение, что позволяет финансово увеличить стоимость 3D-печатной детали.

Каковы типичные размеры сборки для системы металлической 3D-печати?

В среднем, это 250 x 150 x 150 мм, хотя более крупные машины могут создавать детали размером до 500 x 280 x 360 мм. Хотя это с учетом точности металлического 3D-принтера с размерами, достигающими приблизительно ± 0,1 мм. Источник

Насколько прочны металлические 3D-принтеры?

Благодаря разработке методов компьютерного контроля для создания слоев нержавеющей стали, можно создавать жестко контролируемые структуры материала от наноразмеров до микронных масштабов. Это также помогает металлическому 3D-принтеру создавать структуры клеточных стенок для предотвращения разломов в готовом изделии.

В результате проведенных испытаний 3D-печатная нержавеющая сталь оказалась в 3 раза прочнее обычной нержавеющей стали. Такие компании, как Sculpteo, создали металлический порошок, состоящий в основном из 66-70% железа, 16-18% хрома, 11-14% никеля и 2-3% молибдена, чтобы получившийся металлический материал обладал сильной коррозионной стойкостью.

Это является победой при производстве деталей, необходимых в медицинской сфере при проведении эндоскопических и ортопедических операций. Хотя этот материал также может помочь при создании часов и ювелирных изделий. Источник

Как это делается?

Чтобы получить прочную металлическую 3D-печать, установка начинается со слоя порошка из частиц сплава металлов на плоской поверхности. Компьютер управляет мощным лазерным лучом взад-вперед по поверхности, чтобы частицы попадали на поверхность и плавились, образуя сплав. Поверхность опускается вниз, и еще один слой порошка повторяет цикл нагрева. Повторение этого процесса помогает двигателям создавать двигатели для ракетных кораблей. Источник

Развенчание заблуждений о 3D-печати металлом

1. Металлическая 3D-печать слишком дорога

Хотя да, некоторые металлические AM-системы могут стоить миллионы долларов, есть варианты создания металлических проектов с помощью 3D-принтеров стоимостью менее 200 тысяч долларов. Примерами этого являются такие компании, как Xact Metal, Laser Melting Invocations и One Click Metal, которые специализируются на металлических порошковых кроватях, являющихся сплавом с технологией. У Metal X и Studio System есть возможности 3D-печати металла с более низкими ценами ниже $200k, чтобы облегчить финансы офиса.

  Как наносить лак аэрографом: 5 простых шагов к фантастической отделке

2. Металлические AM-системы похожи друг на друга

На самом деле существует пять основных технологий металлической 3D-печати с различными требованиями и функциональным использованием. В 3D-принтерах, работающих на металлических порошках, таких как Power Bed Fusion, используются одни и те же методы, например, сплавление слоя за слоем, но технологии отличаются друг от друга несколькими различными подходами к выполнению задачи.

VELO3D является одним из них, поскольку 3D-принтер с порошковым слоем имеет механизм повторного покрытия для тесно интегрированных методов с программным обеспечением. Система обеспечивает печать металлических деталей без вспомогательных конструкций. Для получения более разнообразных руководств по металлической 3D-печати ознакомьтесь с «Определяющим руководством по металлической 3D-печати».

3. Обычные металлические детали уступают металлическим 3D-печатным деталям

Производители не уверены, что качество одинаково как для обычных деталей, так и для металлических 3D-печатных деталей из-за неправильного представления о металлической 3D-печати металла в целом. Хотя доказано, что технология справляется с качеством 3D-печатных деталей.

В результате оно становится равным или превосходит обычное качество изготовленных деталей. Видя результаты применения металлических AM-деталей в ракетных двигателях, деталях турбин и теплообменников, можно сделать вывод, что качественный металл способен выполнять требуемые от него задачи.

4. Металлический порошок снижает общие результаты воздействия на свойства материала

Было проведено множество исследований о том, как переработка металлического порошка при надлежащем контроле не оказывает никакого влияния на общие механические функции и позволяет использовать лазерный PBF в качестве эффективного процесса AM в целом. Компания Stratasys Direct Manufacturing провела исследование, посвященное влиянию вторичной переработки металлических деталей на суперсплавы на основе никеля.

Различные параметры использовались для определения различной прочности 3D-печатных деталей, в результате чего оказалось, что переработанные детали очень мало влияют на температуру, используемую для таких свойств, как Inconel 718 и 625. Источник

Мое интервью с производителем металлических 3D-принтеров

Я беседовал с джентльменом по имени Роджер, который работает в компании 3DX Industries, специализирующейся на металлической 3D-печати.

Ниже приводится проведенное мини-интервью:

Каковы наиболее распространенные области применения этой технологии?

Есть очень разнообразные заказы клиентов, причем более крупные заказы поступают из таких областей, как медицина, нефть и газ. Мы даже получаем заказы на самолеты. Когда нам дают проект, мы получаем эскизы того, что нужно сделать, или даже фотографии.

В медицинских заказах мы делаем детали, используемые для образования и обучения, а в нефтегазовых — детали или инструменты.

Что нужно знать о разработке продукции для 3D-печати металлов?

Знание DFAM* для изготовления деталей из металла. В прошлом, если деталь была слишком дорогой для производства, проект в целом не выполнялся. Сегодня с металлической 3D-печатью появилось больше свободы в разработке проекта, и можно не беспокоиться о других производственных трудностях.

*Дизайн для аддитивного производства: дизайн, обеспечивающий возможность производства при применении аддитивного производства.

Какие компании покупают эти принтеры?

В области нефти и газа мы выполняли работы для компании Halliburton и реставрации автомобилей, что является популярной работой. Что касается медицинских проектов, мы получаем заказы от Pacific Research, Siemens Healthineers и Saw Bones.

easyhobbi
Оцените автора
Добавить комментарий

Adblock
detector