Блог

Jun 18, 2023

Изготовление металлических деталей: не для чайников

Давайте представим, что вы ничего не знаете об аддитивном производстве (АП), которое чаще называют 3D-печатью. Учитывая, что эта революционная технология существует у нас уже более трех десятилетий,

Давайте представим, что вы ничего не знаете об аддитивном производстве (АП), которое чаще называют 3D-печатью. Учитывая, что эта меняющая отрасль технология существует уже более трех десятилетий, такое предположение крайне маловероятно, но, тем не менее, оно является предпосылкой этой статьи в стиле «пустышки». Если вы уже являетесь экспертом в этой теме, смело займитесь чем-нибудь более интересным, например 3D-печатью некоторых интересных деталей или просмотром последних сериалов Netflix.

Для всех остальных давайте начнем с очень упрощенного обзора аддитивного производства. Каждая из семи технологий AM, признанных Американским обществом испытаний и материалов (ASTM), начинается с 3D-модели CAD желаемой заготовки. Этот файл преобразуется в цифровом виде, как буханка хлеба, на тысячи или, возможно, сотни тысяч ломтиков толщиной с бумагу перед подачей на 3D-принтер.

Некоторые из наиболее распространенных технологий используют лазерный или светодиодный источник света для последовательного отслеживания профиля и внутренних секций каждого слоя на поверхности ванны со смолой или слоя металлического или полимерного порошка, затвердевая эти области. После завершения каждого слоя дополнительный материал натягивается на растущую заготовку, и процесс продолжается снова и снова снизу вверх, пока деталь не будет закончена.

Существуют также системы, в которых для изготовления деталей используется экструзионная головка, подобная пистолету для горячего клея. Некоторые распыляют металлический порошок или выдавливают тонкую проволоку на путь сфокусированного источника энергии (лазерного или электронного луча), таким образом нанося расплавленный металл на рабочую поверхность, в то время как другие избирательно распыляют полимерное связующее на слой порошка, создавая «зеленую» деталь. позже его необходимо спекать в печи. Существуют и другие методы, и дополнительная информация будет позже, но это вкратце AM. Просто, правда?

Как уже упоминалось, AM с нами уже давно. Когда-то она ограничивалась полимерной печатью, но с тех пор распространилась на керамику инженерного класса, композитные материалы, содержащие углеродное волокно или арамид (кевлар), и, что, пожалуй, наиболее заметно, на металлы и их различные сплавы. Мы обсудим 3D-печать полимеров и других неметаллических материалов в будущем отчете об индустрии аддитивного производства. -растущий) сегмент того, что превратилось в многомиллиардный рынок.

Ганс Лангер, основатель Electro Optical Systems (EOS) в Крайлинге, Германия, мог бы возразить против «гораздо более молодой» точки зрения. В 1994 году — всего через восемь лет после того, как изобретатель стереолитографии Чарльз Халл основал 3D Systems — компания Лангера использовала свой опыт в области полимерной порошковой печати (также известной как селективное лазерное спекание или SLS), чтобы представить EOSINT M 160, машину, которую он и многие другие считают стать первым металлическим 3D-принтером.

В этой машине использовалась смесь порошкообразных металлов, таких как никель и бронза, для печати деталей, обладающих механическими свойствами, аналогичными тем, которые изготавливаются с помощью технологии литья под давлением металлов (MIM). Это был явно огромный шаг вперед, но потребовалось еще десять лет, прежде чем EOS начала продавать 3D-принтеры, способные создавать «полностью плотные» металлические детали, открывая двери для все более широкого внедрения в аэрокосмической, медицинской, транспортной и энергетической отраслях.

Лангер и его команда назвали эту раннюю технологию «прямым лазерным спеканием металла» или DMLS — аббревиатура, которая уже не совсем точна. Как уже отмечалось, для первых машин с порошковым слоем в качестве связующего требовалась бронза или аналогичный металл с низкой температурой плавления; напротив, современные принтеры DMLS обладают достаточной мощностью лазера, чтобы плавить или «плавить» даже самые термостойкие материалы, включая титан, инконель, хастеллой и тугоплавкие металлы, такие как вольфрам и ниобий. Именно поэтому EOS с тех пор заменила глагол «спекание» в DMLS на «schmelzen» (по-немецки «плавить»), более точный термин, который также позволяет им сохранить свою давнюю аббревиатуру, защищенную торговой маркой.

Если отбросить краткий урок истории, у EOS есть много конкурентов со стороны других производителей 3D-принтеров, многие из которых имеют свои собственные специальные аббревиатуры. Например, компания SLM Solutions Group AG зарегистрировала торговую марку одноименной технологии слоя металлического порошка SLM, сокращенно от селективного лазерного плавления. Компания Concept Laser, которая теперь является частью GE Additive, использует технологию LaserCUSING, 3D Systems предлагает DMP (прямую печать металлом), TRUMPF разработала лазерную сварку металлов (LMF), а Velo3D предлагает систему Sapphire с лежащим в ее основе процессом Intelligent Fusion.