Будучыня ў парашку

Дзякуючы адытыўная тэхналогіях з выкарыстаннем парашка з дадаткамі шведская кампанія VBN Components вырабляе вырабы са сталі - у асноўным такія інструменты, як свердзелы і фрэзы. Тэхналогія 3D-друку ўхіляе неабходнасць у каванні і механічнай апрацоўцы, змяншае спажыванне сыравіны, а канчатковыя карыстачы атрымліваюць шырэйшы выбар высакаякасных матэрыялаў.

Прапанова кампанентаў VBN уключае, напрыклад. Vibenite 290якая, па дадзеных шведскай кампаніі, з'яўляецца самай цвёрдай сталлю ў свеце (72 HRC). Працэс стварэння Vibenite 290 заключаецца ў паступовым павышэнні цвёрдасці матэрыялаў да. Пасля таго, як з гэтай сыравіны надрукаваны патрэбныя дэталі, ніякай дадатковай апрацоўкі, акрамя шліфоўкі ці электраэразійнай апрацоўкі, не патрабуецца. Не патрабуецца рэзанне, фрэзераванне або свідраванне. Такім чынам, кампанія стварае дэталі з памерамі да 200 х 200 х 380 мм, геаметрыю якіх немагчыма вырабіць з дапамогай іншых вытворчых тэхналогій.

Сталь патрэбна не заўсёды. Даследчы гурт з HRL Laboratories распрацаваў рашэнне для 3D-друку. алюмініевыя сплавы з высокай трываласцю. Гэта называецца нанафункцыянальны метад. Прасцей кажучы, новая методыка заключаецца ў нанясенні на 3D-друкарка спецыяльных нанафункцыянальных парашкоў, якія затым з дапамогай лазера "спекаюць" тонкія пласты, што прыводзіць да нарошчвання трохмернага аб'екта. Падчас плаўлення і зацвярдзення атрыманыя структуры не руйнуюцца і захоўваюць сваю поўную трываласць дзякуючы наначасціц, якія выступаюць у якасці цэнтраў зародкаадукацыі для меркаванай мікраструктуры сплава.

Высокатрывалыя сплавы, такія як алюміній, шырока выкарыстоўваюцца ў цяжкай прамысловасці, авіяцыйнай (напрыклад, фюзеляжнай) тэхніцы і аўтамабільных дэталях. Новая тэхналогія нанафункцыяналізацыі надае ім не толькі высокую трываласць, але і разнастайнасць формаў і памераў.

Складанне замест аднімання

У традыцыйных метадах металаапрацоўкі непатрэбны матэрыял выдаляецца механічнай апрацоўкай. Адытыўная працэс працуе наадварот - ён складаецца з нанясення і дадання паслядоўных пластоў, якія складаюцца з невялікай колькасці матэрыялу, ствараючы трохмерныя дэталі практычна любой формы на аснове лічбавай мадэлі.

Хоць гэтая методыка ўжо шырока прымяняецца як для стварэння прататыпаў, так і для адліўкі мадэляў, яе выкарыстанне непасрэдна ў вытворчасці тавараў або прылад, прызначаных для рынку, было абцяжарана з-за нізкай эфектыўнасці і нездавальняючых уласцівасцяў матэрыялаў. Аднак гэтая сітуацыя паступова мяняецца дзякуючы працы даследчыкаў у многіх цэнтрах па ўсім свеце.

Шляхам карпатлівых эксперыментаў былі ўдасканалены дзве асноўныя тэхналогіі XNUMXD-друку: лазернае напыленне металу (LMD) я селектыўнае лазернае плаўленне (УЛМ). Лазерныя тэхналогіі даюць магчымасць сапраўды ствараць дробныя дэталі і атрымліваць добрую якасць паверхні, што немагчыма пры электронна-прамянёвым 50D-друку (EBM). У SLM вастрыё лазернага прамяня накіроўваецца на парашок матэрыялу, лакальна зварваючы яго па зададзеным шаблоне з дакладнасцю ад 250 да 3 мкм. У сваю чаргу, LMD выкарыстоўвае лазер для апрацоўкі парашка для стварэння самападтрымліваюцца трохмерных структур.

Гэтыя метады аказаліся вельмі шматабяцальнымі для стварэння дэталяў самалётаў. і, у прыватнасці, нанясенне лазернага напылення металу пашырае магчымасці праектавання аэракасмічных кампанентаў. Яны могуць быць выраблены з матэрыялаў са складанай унутранай структурай і градыентамі, немагчымымі ў мінулым. Акрамя таго, абедзве лазерныя тэхналогіі дазваляюць ствараць вырабы складанай геаметрыі і атрымліваць пашыраныя функцыянальныя магчымасці вырабаў з шырокага спектра сплаваў.

У верасні мінулага гады Airbus абвясціў, што абсталяваў свой серыйны A350 XWB адытыўнай пячаткай. тытанавы брекет, вытворчасці Arconic. Гэта не канец, бо кантракт Arconic з Airbus прадугледжвае 3D-друк з тытана-нікелевага парашка. часткі корпуса i рухальная сістэма. Аднак варта адзначыць, што Arconic выкарыстоўвае не лазерныя тэхналогіі, а ўласную ўдасканаленую версію электроннай дугі EBM.

Адной з вех у развіцці адытыўная тэхналогій у металаапрацоўцы, верагодна, стане першы ў гісторыі прататып, прадстаўлены ў штаб-кватэры галандскай Damen Shipyards Group восенню 2017 года. карабельная шруба металічны сплаў, названы ў гонар VAAMpeller. Пасля якія адпавядаюць выпрабаванняў, большасць з якіх ужо адбылося, у мадэлі ёсць шанец быць дапушчанай да выкарыстання на борце караблёў.

Паколькі будучыня тэхналогіі апрацоўкі металаў злучана з парашкамі з нержавелай сталі ці кампанентамі са сплаваў, варта пазнаёміцца ​​з асноўнымі гульцамі на гэтым рынку. Згодна з “Справаздачай аб рынку металічных парашкоў для адытыўнай вытворчасці”, апублікаванай у лістападзе 2017 года, найбольш важнымі вытворцамі металічных парашкоў для 3D-друку з'яўляюцца: GKN, Hitachi Chemical, Rio Tinto, ATI Powder Metals, Praxair, Arconic, Sandvik AB, Renishaw Höganäs AB, Metaldyne Performance Group, BÖHLER Edelstahl, Carpenter Technology Corporation, Aubert & Duval.

Прапелерны прынт WAAMpeller

вадкая фаза

Найбольш вядомыя адытыўная тэхналогіі з выкарыстаннем металаў у цяперашні час заснаваныя на выкарыстанні парашкоў (так ствараецца вышэйзгаданы вібеніт), «спякальных» і сплаўляюцца з выкарыстаннем лазера пры высокіх тэмпературах, неабходных для зыходнага матэрыялу. Аднак зьяўляюцца новыя канцэпцыі. Даследчыкі з лабараторыі крыябіямедыцынскай інжынерыі Кітайскай акадэміі навук у Пекіне распрацавалі метад 3D-друк «чарнілам», Які складаецца з металічнага сплаву з тэмпературай плаўлення крыху вышэй пакаёвай тэмпературы. У даследаванні, апублікаваным часопісам Science China Technological Sciences, даследчыкі Лю Цзін і Ван Лэй дэманструюць тэхніку вадкафазнай друку са сплаваў на аснове галію, вісмута або індыя з даданнем наначасціц.

У параўнанні з традыцыйнымі метадамі прататыпіравання металаў вадкафазная 3D-друк мае некалькі важных пераваг. Па-першае, можа быць дасягнута адносна высокая хуткасць выраба трохмерных структур. Акрамя таго, тут можна больш гнутка рэгуляваць тэмпературу і выдатак цепланосбіта. Акрамя таго, вадкі які праводзіць метал можна выкарыстоўваць у спалучэнні з неметалічнымі матэрыяламі (напрыклад, пластмасамі), што пашырае магчымасці праектавання складаных кампанентаў.

Навукоўцы з Амерыканскага ўніверсітэта Паўночна-Заходняга таксама распрацавалі новую тэхніку 3D-друку з металаў, таннейшую і меней складаную, чым вядомыя дагэтуль. Замест металічнага парашка, лазераў ці электронных прамянёў ён выкарыстоўвае звычайная печ i вадкі матэрыял. Акрамя таго, метад добра працуе для самых розных металаў, сплаваў, злучэнняў і аксідаў. Гэта падобна на друк сопла, як мы ведаем, з пластмасамі. «Чарніла» складаюцца з металічнага парашка, растворанага ў спецыяльным рэчыве з дабаўленнем эластамера. На момант нанясення мае пакаёвую тэмпературу. Пасля гэтага пласт матэрыялу, нанесены з сопла, спякаецца з папярэднімі пластамі пры падвышанай тэмпературы, стваранай у печы. Методыка апісана ў спецыялізаваным часопісе Advanced Functional Materials.

Кітайскі метад фазавага друку з вадкіх металаў

У 2016 годзе даследнікі з Гарварда прадставілі яшчэ адзін метад, з дапамогай якога можна ствараць трохмерныя металічныя канструкцыі. надрукавана «ў паветры». Гарвардскі ўніверсітэт стварыў 3D-друкарка, які, у адрозненне ад іншых, не стварае аб'екты пласт за пластом, а стварае складаныя канструкцыі «у паветры» - з імгненна замярзальнага металу. Прылада, распрацаванае ў Школе інжынерыі і прыкладных навук Джона А. Полсана, друкуе аб'екты з выкарыстаннем наначасціц срэбра. Сфакусаваны лазер награвае матэрыял і аб'ядноўвае яго, ствараючы розныя структуры, такія як спіраль.

Рынкавы попыт на высокадакладныя 3D-друкаваныя спажывецкія тавары, такія як медыцынскія імплантаты і дэталі авіяцыйных рухавікоў, хутка расце. А паколькі дадзенымі аб прадуктах можна дзяліцца з іншымі, кампаніі па ўсім свеце, калі ў іх ёсць доступ да металічнага парашка і падыходнай 3D-друкарцы, могуць працаваць над скарачэннем выдаткаў на лагістыку і запасы. Як вядома, апісаныя тэхналогіі значна палягчаюць выраб металічных дэталяў складанай геаметрыі, апярэджваючы традыцыйныя тэхналогіі вытворчасці. Распрацоўка спецыялізаваных прыкладанняў, верагодна, прывядзе да зніжэння коштаў і адкрытасці выкарыстання 3D-друку таксама і ў звычайных дадатках.

Самая цвёрдая шведская сталь – для 3D-друку:

Самая цвёрдая сталь у свеце - зроблена ва Упсале, Швецыя

Алюмініевая плёнка для друку: 

Прарыў у металургіі: 3D-друк высокатрывалага алюмінія