3D-печать металлом набирает популярность , как экономичный метод изготовления

3D-печать металлом набирает популярность , как экономичный метод изготовления 3d печать
3d принтер железо что

3D-печать сталью — краткое руководство

3D-печать металлом Используя чистую сталь и сплавы, вы получаете долговечные рабочие детали для инженеров и промышленные изделия Технология трехмерной печати на металле делает возможной печать на стали. Это самый популярный материал. Но какое качество стали и какая технология подойдут для вашего случая? Являются ли напечатанные стальные компоненты такими же прочными и долговечными, как и компоненты, изготовленные изготовленные Узнайте, как 3D-печатные стальные аксессуары совершают революцию в строительстве и открывают двери для новых применений в аэрокосмической промышленности, медицинском оборудовании, автомобилестроении, инструментах, тяжелой промышленности, строительстве и многих других областях. Более того, самые доступные настольные принтеры расширяют возможности и сферы применения 3D-печатных деталей из настоящей стали.

3D-печать с использованием стали

Долговечность напечатанных стальных аксессуаров. Литая стальная деталь (слева) в сравнении с напечатанной версией (в центре) демонстрирует допуски, возможные при использовании этой технологии. Напечатанные петли в целом не требуют сборки (источник: Desktop Metal) Самый распространенный вопрос, касающийся 3D-печатных моделей, это. из металла «Являются ли они такими же прочными, как искусственные или литые аксессуары? Короткий ответ — да. И нет. 3D-печатные стальные аксессуары так же прочны, а иногда даже прочнее, чем чем изготовленные традиционном виде. Это зависит от многих факторов, таких как конечное использование, тип стали, выбор метода метода 3D-печати, постобработки и формы аксессуара. Сравнение зависит от того, на какие прочностные характеристики вы ориентируетесь: сопротивление растяжению, сопротивление статической нагрузке, сопротивление усталости и т. д. Места, напечатанные из стали, используются для армейских нужд или, например, в аэрокосмической промышленности. для изготовления Пешеходный мост показан ниже. Таким образом, долговечность напечатанных объектов не вызывает сомнений, но давайте рассмотрим их подробнее. Королева Нидерландов Максима официально запускает металлический мост, изготовленный Использование 3D-печати. Фото: Adriande Groot (Источник: MX3D) Стальные детали, напечатанные на 3D-принтере с использованием одной из технологий, в частности лазерного порошкового спекания (LPBF), имеют более мелкозернистую структуру, чем литые металлические изделия. Это улучшает прочностные характеристики при растяжении, но в других отношениях еще больше повышает прочность литой детали. В большинстве случаев 3D-печать LPBF используется для замены литых деталей, но в некоторых случаях 3D-печатные детали могут заменить и кованые. Исследования показали, что при определенных условиях детали из нержавеющей стали изготовленные 3D-печати с использованием технологии LPBF были в три раза прочнее, чем детали, изготовленные из той же стали. изготовленные В эксперименте, в котором сравнивались стальные компоненты, напечатанные 3D-печатью, и компоненты, изготовленные традиционным способом, исследователи создали идентичные изделия с помощью двух методов и сравнили их характеристики. Однако прямое сравнение компонентов — это лишь часть общей картины. Главное преимущество печати на стали заключается не только в ее долговечности, но и в уникальной способности заполнять компоненты, создавая сетчатый внутренний канал, что невозможно при использовании традиционных методов. изготовления . 3D-печать металлом Это позволяет изготавливать детали быстрее, чем при традиционном производстве. метод Сборки могут быть созданы как единое целое без использования специализированной оснастки или станков, что исключает необходимость последующей сборки и сварки. Проектирование печатных деталей обычно означает ее изготовления потребуется меньше металла И при той же прочности его масса уменьшается. архитектурные скобы, напечатанные на стали с использованием дополнительного WAAM от MX3D (Источник: MX3D) 3D-печать на стали — более стабильная и экономически эффективная практика, потому что она уменьшает количество отходов. абстрактными методами строительства, такими как обработка на ЧПУ, которые в значительной степени аксессуары, разрезая их на части и производя груды отходов. При изготовлении протезов используются только те материалы, которые необходимы для производства готового изделия. 3-D печать на стали не призвана заменить традиционные методы во всех областях, но может стать лучшим выбором в широком спектре применений. 3D-печать — самая быстрая и гибкая технология для массового производства и создания прототипов, особенно когда требуемые компоненты уникальны и адаптированы к конкретной области применения, например, в ракетах, гоночных автомобилях и нефтегазовой промышленности. Для военных и промышленных применений трехмерная печать на стали — это более быстрый и эффективный способ создания индивидуальных аксессуаров для транспортных средств и машин. 3-D печать на нержавеющей стали быстро находит применение в медицинском секторе, где создаются уникальные хирургические инструменты и имплантаты. Если вы знаете, какие характеристики (сопротивление растяжению, устойчивость к горю, твердость) вам нужны в конечном продукте, вы можете создать 3D-печатные изделия из нержавеющей стали.

Сталь для 3D-печати

3D-печать останавливает виды Металлическая пыль — самый используемый металлический материал для 3D-печати (Источник: GKN Additives) Существуют тысячи различных типов сталей и сплавов с разными механическими свойствами, используемых в традиционном строительстве, 3D-печати, некоторые из них — несколько. Некоторые из них уникальны и созданы специально для этой технологии. Среди вариантов сталей можно выделить следующие.

  • Нержавеющая сталь (316L, 304L, 17-4 PH, 15-5 PH, 420, 254, PH1, GP1, 630, 410)
  • Инструментальные стали (D2, M2, H13, H11, MS1, 1, 2709)
  • Низколегированные стали (4140)
  • Конструкционная монтажная сталь (20MNCR5)

В последнее время специально для 3D-печати были разработаны уникальные сплавы, которые, как оказалось, решают проблемы, возникающие при использовании классических методов производства.

Например, производитель настольных металлических 3D-принтеров выпустил запатентованную нержавеющую сталь в 2022 году. Это, по словам компании, запущенная в производство нержавеющая сталь с прочностью на разрыв, устойчивостью к 13-8 pH, в сочетании с низколегированной сталью, питательной сталью. AS 4140. Компания утверждает, что клиенты могут выходить на рынок с аксессуарами из этого материала и пропускать этап оцинковки, чтобы защитить свои изделия от эрозии.

Exone предлагает две специальные смеси стали и бронзы, которые, по словам компании, позволяют 3D-печатным стальным компонентам получить повышенную коррозионную стойкость и легче поддаются обработке и полировке.

Большинство металлических порошков, используемых в 3D-печати, похожи на те, что применяются в других методах производства, но их количество растет по мере того, как все больше компаний осваивают эту технологию; некоторые производители металлических порошков, например GKN, также разрабатывают порошки для конкретных задач 3D-печати.

Как печатать сталью

Прочность, свойства и области применения 3D-печатных стальных изделий в значительной степени зависят от используемой технологии трехмерной печати. Существуют … методы позволяют создавать более прочные компоненты, например методы Они обладают лучшей жестокостью и устойчивостью к истиранию, но некоторые техники очень быстрые.

Ниже перечислены основные методы 3D-печати металлами их свойства и некоторые из наиболее распространенных применений.

Печать с помощью фьюжн-дизайна (FDM)

Принтер Epsilon компании BCN3D извлекает металлические нити из нержавеющей стали (источник: BCN3D)

Формирование матрасных нитей (FDM) — это новая технология в металлической 3D-печати, но она быстро развивается, поскольку все больше производителей принтеров доказывают, что металлические нити используются в таких принтерах, как Ultimaker, BCN3D, Makerbot и Raise3D. Это … метод Печать пластиком по-прежнему популярна, но новые пластиковые нити, наполненные порошком из нержавеющей стали, позволяют создавать прочные металлические детали.

Когда-то материалы для FDM-печати ограничивались термопластиками. Сегодня такие компании, как BASF Forward AM и Virtual Foundry, предлагают металлические нити, которые можно использовать практически во всех FDM-принтерах, если только они оснащены соплом из закаленной стали для обработки абразивных материалов.

Эти материалы составляют около 80 % от из металла И 20 процентов пластика. После печати пластик удаляется в процессе постобработки, в результате чего получается 100 % металлическая деталь.

В результате удаления пластика для сварки получается металлическая деталь. изготовленные Металлические детали FDM усаживаются во время постобработки. Величина усадки постоянна и может быть учтена в системе автоматизированного проектирования, в результате чего получается относительно точная готовая деталь.

Проволока Ultrafuse 316L из нержавеющей стали от Forward AM позволяет получать готовые детали со свойствами материала, которые, по утверждению компании, сопоставимы с металлическими деталями, изготовленными методом литья под давлением.

(Источник: BCN3D)

Металлическая 3D-печать может не подойти для приложений с жесткими требованиями к прочности (например, для аэрокосмической отрасли), но для некоторых применений экономичность производства простых, некритичных металлических деталей на доступном FDM-принтере может перевесить недостатки.

Идеальными вариантами использования этой технологии являются прототипы и готовые металлические детали, не подвергающиеся экстремальным нагрузкам.

Bonded metal deposition (BMD) — «связанное осаждение металла». металла »

3D-принтер Studio System компании Desktop Metal экструдирует соединенные металлические стержни слой за слоем, формируя металлические детали (Источник: Desktop Metal).

Подобно FDM, метод Осаждение металлической сетки (BMD) или экструзия связанного порошка (BPE) — это процесс 3D-печати, основанный на экструзии. К ней относятся. методе Используются паяные металлические стержни или паяные металлические порошковые нити, которые состоят из гораздо большей доли металлического порошка, чем нити, используемые в FDM; как и в случае с FDM, требуется постобработка для удаления связующего вещества и термообработка в печи для окончательного спекания.

Лишь немногие 3D-принтеры используют этот метод. метод Desktop Metal, Markforged и, с недавних пор, 3DGence, но следите за тем, как новые компании выходят на этот рынок. Эти принтеры считаются удобным решением для офисной 3D-печати. металлом Они дороже, чем большинство FDM-принтеров, но дешевле, чем порошковые технологии 3D-печати. металлом Технологии 3D-печати на основе порошка описаны ниже.

Эти принтеры используют собственные запатентованные нити; Desktop Metal и Markforged предлагают четыре вида стали.

Идеальным местом применения этой технологии являются металлические компоненты, функциональность которых необходимо проверить перед серийным производством традиционными методами. Популярными областями применения являются пресс-формы, пуансоны, сопла, ускорители, крепежные элементы и теплообменники.

Например, компания Shukla Medical использует принтер Markforged Metal X для печати стальных прототипов ортопедических имплантатов.

Лазерная агломерация пыли

Технология лазерного пылеулавливания использует один или несколько лазеров для расплавления порошков материалов в слоистую форму нужной формы. металла В нужной фигуре (Источник: GE Additives).

Лазерное пылевое пожаротушение (LPBF), также называемое селективным лазерным пожаром (SLM), является наиболее распространенной формой 3D-печати. металлами На него приходится 80 % всех 3D-принтеров, представленных на рынке.

В данном методе В нем используется мощный лазер на селективном слое металлической пыли на матрасе.

3D-принтеры LPBF доступны в широком диапазоне размеров, цен и мощности лазера. Эти и другие характеристики влияют на свойства конечной детали, скорость печати и другие параметры готового изделия.

Сталь и стальные сплавы — самые популярные материалы для LPBF-оборудования, и, в отличие от FDM и BMD, металлические порошки находятся в свободном доступе, поскольку они чаще всего используются в традиционных методах производства.

LPBF — это технология, позволяющая максимально повысить качество 3D-печатных аксессуаров. Области применения включают в себя аэрокосмические компоненты, такие как монолитные камеры тяги, ракетные двигатели, теплообменники, пресс-формы, инструменты и другие приложения, а также быстроизнашивающиеся детали и хирургические инструменты.

Оцените статью