3D tisk kovů

Nedávno jsme provedli demonstraci kovu3D tisk, a dokončili jsme to velmi úspěšně, takže co je kov3D tiskJaké jsou jeho výhody a nevýhody?

3D tisk kovů je technologie aditivní výroby, která vytváří trojrozměrné objekty přidáváním kovových materiálů vrstvu po vrstvě. Zde je podrobný úvod do 3D tisku kovů:

Technický princip
Selektivní laserové spékání (SLS): Použití vysokoenergetických laserových paprsků k selektivnímu tavení a spékání kovových prášků, přičemž se práškový materiál zahřeje na teplotu mírně pod bodem tání, čímž se mezi částicemi prášku vytvoří metalurgické vazby, a tím se objekt vytváří vrstvu po vrstvě. V procesu tisku se na tiskovou plošinu nejprve nanese rovnoměrná vrstva kovového prášku a poté laserový paprsek skenuje prášek podle tvaru průřezu objektu, takže se skenovaný prášek roztaví a ztuhne. Po dokončení tiskové vrstvy plošina klesne o určitou vzdálenost a poté se nanese nová vrstva prášku. Výše ​​uvedený postup se opakuje, dokud není celý objekt vytištěn.
Selektivní laserové tavení (SLM): Podobné jako SLS, ale s vyšší laserovou energií lze kovový prášek zcela roztavit a vytvořit hustší strukturu, dosáhnout vyšší hustoty a lepších mechanických vlastností a pevnost a přesnost tištěných kovových dílů jsou vyšší, blízké nebo dokonce překračují díly vyrobené tradičním výrobním procesem. Je vhodné pro výrobu dílů v leteckém průmyslu, lékařství a dalších oblastech, které vyžadují vysokou přesnost a výkon.
Tavení elektronovým paprskem (EBM): Použití elektronových paprsků jako zdroje energie k tavení kovových prášků. Elektronový paprsek se vyznačuje vysokou hustotou energie a vysokou rychlostí skenování, což umožňuje rychlé tavení kovového prášku a zlepšení efektivity tisku. Tisk ve vakuovém prostředí umožňuje zabránit reakci kovových materiálů s kyslíkem během tiskového procesu, což je vhodné pro tisk titanových slitin, slitin na bázi niklu a dalších kovových materiálů citlivých na obsah kyslíku, které se často používají v leteckém průmyslu, lékařských zařízeních a dalších špičkových oborech.
Extruze kovových materiálů (ME): Výrobní metoda založená na extruzi materiálu, při které se kovový materiál ve formě hedvábí nebo pasty vytlačuje extruzní hlavou a zároveň se zahřívá a vytvrzuje, čímž se dosáhne akumulačního tvarování po vrstvách. Ve srovnání s technologií laserového tavení jsou investiční náklady nižší, flexibilnější a pohodlnější, obzvláště vhodné pro rané fáze vývoje v kancelářském a průmyslovém prostředí.
Běžné materiály
Titanová slitina: má výhody vysoké pevnosti, nízké hustoty, dobré odolnosti proti korozi a biokompatibility, široce používaná v leteckém průmyslu, lékařských zařízeních, automobilovém průmyslu a dalších oblastech, jako jsou lopatky leteckých motorů, umělé klouby a výroba dalších dílů.
Nerezová ocel: má dobrou odolnost proti korozi, mechanické vlastnosti a zpracovatelské vlastnosti, relativně nízkou cenu, je jedním z běžně používaných materiálů v 3D tisku kovů a lze ji použít k výrobě různých mechanických součástí, nástrojů, zdravotnických prostředků atd.
Hliníková slitina: nízká hustota, vysoká pevnost, dobrá tepelná vodivost, vhodná pro výrobu dílů s vysokými požadavky na hmotnost, jako jsou bloky válců automobilových motorů, konstrukční díly leteckého průmyslu atd.
Slitina na bázi niklu: s vynikající pevností za vysokých teplot, odolností proti korozi a oxidaci se často používá při výrobě součástí odolných vůči vysokým teplotám, jako jsou letecké motory a plynové turbíny.
výhoda
Vysoký stupeň konstrukční svobody: Schopnost dosáhnout výroby složitých tvarů a struktur, jako jsou mřížkové struktury, topologicky optimalizované struktury atd., kterých je obtížné nebo nemožné dosáhnout v tradičních výrobních procesech, poskytuje větší inovační prostor pro návrh produktů a umožňuje vyrábět lehčí a vysoce výkonné díly.
Snížení počtu dílů: více dílů lze integrovat do celku, čímž se zkrátí proces spojování a montáže mezi díly, zlepší se efektivita výroby, sníží se náklady, ale také se zlepší spolehlivost a stabilita produktu.
Rychlé prototypování: Dokáže vytvořit prototyp produktu v krátkém čase, urychlit cyklus vývoje produktu, snížit náklady na výzkum a vývoj a pomoci podnikům rychleji uvést produkty na trh.
Zakázková výroba: Podle individuálních potřeb zákazníků lze vyrobit jedinečné produkty, které splňují speciální požadavky různých zákazníků, vhodné pro lékařské implantáty, šperky a další zakázkové oblasti.
Omezení
Špatná kvalita povrchu: Drsnost povrchu potištěných kovových dílů je relativně vysoká a pro zlepšení povrchu je nutná následná úprava, jako je broušení, leštění, pískování atd., což zvyšuje výrobní náklady a čas.
Vnitřní vady: během tiskového procesu se mohou vyskytnout vnitřní vady, jako jsou póry, nespálené částice a neúplné svarení, které ovlivňují mechanické vlastnosti dílů, zejména při aplikaci vysokého a cyklického zatížení. Je nutné snížit výskyt vnitřních vad optimalizací parametrů tiskového procesu a přijetím vhodných metod následného zpracování.
Materiálová omezení: Přestože se počet dostupných typů kovových materiálů pro 3D tisk zvyšuje, stále existují určitá materiálová omezení ve srovnání s tradičními výrobními metodami a některé vysoce výkonné kovové materiály se obtížněji tisknou a jejich náklady jsou vyšší.
Problémy s náklady: Cena zařízení a materiálů pro 3D tisk kovů je relativně vysoká a rychlost tisku je pomalá, což není tak nákladově efektivní jako u tradičních výrobních procesů pro velkovýrobu a v současné době je vhodné hlavně pro malosériovou, zakázkovou výrobu a oblasti s vysokými požadavky na výkon a kvalitu výrobků.
Technická složitost: 3D tisk kovů zahrnuje složité procesní parametry a řízení procesů, což vyžaduje profesionální operátory a technickou podporu a vyžaduje vysokou technickou úroveň a zkušenosti operátorů.
Oblast použití
Letectví a kosmonautika: Používá se k výrobě lopatek leteckých motorů, turbínových kotoučů, konstrukcí křídel, součástí satelitů atd., což může snížit hmotnost součástí, zlepšit palivovou účinnost, snížit výrobní náklady a zajistit vysoký výkon a spolehlivost součástí.
Automobil: Výroba bloků válců motorů automobilů, skořepin převodovek, lehkých konstrukčních dílů atd. za účelem dosažení lehké konstrukce automobilů, zlepšení spotřeby paliva a výkonu.
Lékařství: Výroba zdravotnických prostředků, umělých kloubů, zubních ortopedických vložek, implantabilních zdravotnických prostředků atd., v souladu s individuálními rozdíly pacientů, zakázková výroba zlepšuje vhodnost zdravotnických prostředků a léčebné účinky.
Výroba forem: Výroba vstřikovacích forem, forem pro tlakové lití atd. zkracuje cyklus výroby forem, snižuje náklady, zlepšuje přesnost a složitost formy.
Elektronika: Výroba radiátorů, plášťů, desek plošných spojů elektronických zařízení atd. za účelem dosažení integrované výroby složitých struktur, zlepšení výkonu a efektu odvodu tepla elektronických zařízení.
Šperky: Podle kreativity návrháře a potřeb zákazníka lze vyrobit řadu unikátních šperků, které zlepší efektivitu výroby a personalizaci produktu.