Metallien 3D-tulostus

Äskettäin teimme metalliesittelyn3D-tulostus, ja suoritimme sen erittäin onnistuneesti, joten mikä on metallia3D-tulostusMitkä ovat sen edut ja haitat?

Metallien 3D-tulostus on additiivisen valmistuksen tekniikka, jossa rakennetaan kolmiulotteisia esineitä lisäämällä metallimateriaaleja kerros kerrokselta. Tässä on yksityiskohtainen johdanto metallien 3D-tulostukseen:

Tekninen periaate
Selektiivinen lasersintraus (SLS): Suuritehoisten lasersäteiden käyttö metallijauheiden valikoivaan sulattamiseen ja sintraamiseen, jauhemateriaalin lämmittäminen hieman sulamispisteen alapuolelle, jolloin jauhehiukkasten välille muodostuu metallurgisia sidoksia ja kappale rakennetaan kerros kerrokselta. Painoprosessissa tasainen metallijauhekerros asetetaan ensin painoalustalle, minkä jälkeen lasersäde skannaa jauheen kappaleen poikkileikkauksen muodon mukaisesti, jolloin skannattu jauhe sulaa ja jähmettyy yhteen. Painokerroksen valmistuttua alusta putoaa tietyn matkan ja levittää sitten uuden jauhekerroksen. Toista edellä mainittu prosessi, kunnes koko kappale on tulostettu.
Selektiivinen lasersulatus (SLM): Samanlainen kuin SLS, mutta suuremmalla laserenergialla metallijauhe voidaan sulattaa kokonaan tiheämmäksi rakenteeksi, jolloin saavutetaan suurempi tiheys ja paremmat mekaaniset ominaisuudet, ja painettujen metalliosien lujuus ja tarkkuus ovat korkeammat, lähellä tai jopa ylittävät perinteisellä valmistusprosessilla tuotetut osat. Se soveltuu ilmailu- ja avaruusteollisuuden, lääketieteellisten laitteiden ja muiden alojen osien valmistukseen, jotka vaativat suurta tarkkuutta ja suorituskykyä.
Elektronisuihkusulatus (EBM): Elektronisuihkun käyttö energialähteenä metallijauheiden sulattamiseen. Elektronisuihkulla on korkea energiatiheys ja suuri skannausnopeus, mikä mahdollistaa metallijauheen nopean sulamisen ja tulostustehokkuuden parantamisen. Tyhjiössä tulostaminen voi välttää metallimateriaalien reaktion hapen kanssa tulostusprosessin aikana, mikä soveltuu titaaniseosten, nikkelipohjaisten seosten ja muiden happipitoisuudelle herkkien metallimateriaalien tulostamiseen, ja sitä käytetään usein ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, lääketieteellisissä laitteissa ja muilla huippuluokan aloilla.
Metallimateriaalin ekstruusio (ME): Materiaalin ekstruusioon perustuva valmistusmenetelmä, jossa metallimateriaali ekstrudoidaan ekstruusiopään kautta silkin tai tahnan muodossa ja samanaikaisesti lämmitetään ja kovetetaan kerros kerrokselta kertyvän muovauksen aikaansaamiseksi. Lasersulatustekniikkaan verrattuna investointikustannukset ovat alhaisemmat, joustavammat ja kätevämmät, joten ne sopivat erityisesti varhaiseen kehitykseen toimistoympäristössä ja teollisuusympäristössä.
Yleiset materiaalit
Titaaniseos: sillä on etunaan korkea lujuus, alhainen tiheys, hyvä korroosionkestävyys ja bioyhteensopivuus, jota käytetään laajalti ilmailu- ja avaruustekniikassa, lääketieteellisissä laitteissa, autoteollisuudessa ja muilla aloilla, kuten lentokoneiden moottoreiden lapojen, tekonivelten ja muiden osien valmistuksessa.
Ruostumaton teräs: sillä on hyvä korroosionkestävyys, mekaaniset ominaisuudet ja prosessointiominaisuudet, suhteellisen edullinen, on yksi yleisimmin käytetyistä materiaaleista metallin 3D-tulostuksessa, ja sitä voidaan käyttää erilaisten mekaanisten osien, työkalujen, lääkinnällisten laitteiden ja niin edelleen valmistukseen.
Alumiiniseos: alhainen tiheys, korkea lujuus, hyvä lämmönjohtavuus, soveltuu suurten painovaatimusten omaavien osien, kuten auton moottorin sylinterilohkon, ilmailu- ja avaruusrakenteiden jne. valmistukseen.
Nikkelipohjainen seos: erinomaisen korkean lämpötilan lujuuden, korroosionkestävyyden ja hapettumisenkestävyyden ansiosta sitä käytetään usein korkean lämpötilan komponenttien, kuten lentokoneiden moottoreiden ja kaasuturbiinien, valmistuksessa.
etu
Korkea suunnitteluvapaus: Mahdollisuus valmistaa monimutkaisia ​​muotoja ja rakenteita, kuten hilarakenteita, topologisesti optimoituja rakenteita jne., joita on vaikea tai mahdotonta saavuttaa perinteisillä valmistusprosesseilla, tarjoaa enemmän innovaatiotilaa tuotesuunnittelulle ja voi tuottaa kevyempiä ja suorituskykyisempiä osia.
Vähennä osien määrää: Useita osia voidaan integroida kokonaisuudeksi, mikä vähentää osien välistä liitäntä- ja kokoonpanoprosessia, parantaa tuotannon tehokkuutta, vähentää kustannuksia ja parantaa myös tuotteen luotettavuutta ja vakautta.
Nopea prototyyppien valmistus: Se voi tuottaa tuotteen prototyypin lyhyessä ajassa, nopeuttaa tuotekehityssykliä, vähentää tutkimus- ja kehityskustannuksia ja auttaa yrityksiä tuomaan tuotteita markkinoille nopeammin.
Räätälöity tuotanto: Asiakkaiden yksilöllisten tarpeiden mukaan voidaan valmistaa ainutlaatuisia tuotteita vastaamaan eri asiakkaiden erityisvaatimuksia, jotka soveltuvat lääketieteellisiin implantteihin, koruihin ja muihin räätälöityihin aloihin.
Rajoitus
Huono pinnanlaatu: Painettujen metalliosien pinnan karheus on suhteellisen korkea, ja pinnan viimeistelyn parantamiseksi tarvitaan jälkikäsittelyä, kuten hiontaa, kiillotusta, hiekkapuhallusta jne., mikä lisää tuotantokustannuksia ja -aikaa.
Sisäiset viat: painoprosessin aikana voi esiintyä sisäisiä vikoja, kuten huokosia, sulamattomia hiukkasia ja epätäydellistä sulamista, jotka vaikuttavat osien mekaanisiin ominaisuuksiin, erityisesti suuren kuormituksen ja syklisen kuormituksen yhteydessä. Sisäisten vikojen esiintymistä on vähennettävä optimoimalla painoprosessin parametreja ja ottamalla käyttöön sopivia jälkikäsittelymenetelmiä.
Materiaalirajoitukset: Vaikka saatavilla olevien metallien 3D-tulostusmateriaalien määrä kasvaa, perinteisiin valmistusmenetelmiin verrattuna on edelleen tiettyjä materiaalirajoituksia, ja jotkut korkean suorituskyvyn omaavat metallimateriaalit ovat vaikeampia tulostaa ja kustannukset ovat korkeammat.
Kustannusongelmat: Metallien 3D-tulostuslaitteiden ja -materiaalien hinta on suhteellisen korkea ja tulostusnopeus hidas, mikä ei ole yhtä kustannustehokasta kuin perinteiset valmistusprosessit laajamittaisessa tuotannossa. Se sopii tällä hetkellä pääasiassa pienimuotoiseen, räätälöityyn tuotantoon ja alueille, joilla on korkeat tuotteen suorituskyky- ja laatuvaatimukset.
Tekninen monimutkaisuus: Metallien 3D-tulostus sisältää monimutkaisia ​​prosessiparametreja ja prosessinohjausta, mikä vaatii ammattitaitoisia käyttäjiä ja teknistä tukea sekä käyttäjien korkeaa teknistä tasoa ja kokemusta.
Sovelluskenttä
Ilmailu: Käytetään lentokoneiden moottoreiden lapojen, turbiinilevyjen, siipirakenteiden, satelliittien osien jne. valmistukseen, mikä voi vähentää osien painoa, parantaa polttoainetehokkuutta, alentaa tuotantokustannuksia ja varmistaa osien korkean suorituskyvyn ja luotettavuuden.
Auto: Valmistetaan auton moottorin sylinterilohkoja, vaihteiston kuoria, kevyitä rakenneosia jne. autojen kevyen rakenteen saavuttamiseksi, polttoainetalouden ja suorituskyvyn parantamiseksi.
Lääketiede: Lääkinnällisten laitteiden, tekonivelten, hammasortoosien, implantoitavien lääkinnällisten laitteiden jne. valmistus potilaiden yksilöllisten erojen mukaan parantaa lääkinnällisten laitteiden soveltuvuutta ja hoitovaikutuksia.
Muotinvalmistus: Ruiskuvalumuottien, painevalumuottien jne. valmistus lyhentää muotinvalmistussykliä, vähentää kustannuksia sekä parantaa muotin tarkkuutta ja monimutkaisuutta.
Elektroniikka: Valmistetaan elektronisten laitteiden pattereita, kuoria, piirilevyjä jne. monimutkaisten rakenteiden integroidun valmistuksen saavuttamiseksi, elektronisten laitteiden suorituskyvyn ja lämmönpoistovaikutuksen parantamiseksi.
Korut: Suunnittelijan luovuuden ja asiakastarpeiden mukaan voidaan valmistaa erilaisia ​​ainutlaatuisia koruja, jotka parantavat tuotannon tehokkuutta ja tuotteiden personointia.