Иднина во прав

Шведската компанија VBN Components произведува челични производи користејќи технологии за адитиви користејќи прашок со адитиви, главно алатки како што се дупчалки и мелење. Технологијата за 3D печатење ја елиминира потребата за фалсификување и обработка, ја намалува потрошувачката на суровини и им обезбедува на крајните корисници поширок избор на висококвалитетни материјали.

Понудата на VBN компоненти вклучува на пр. Вибенит 290кој, според шведската компанија, е најтврдиот челик во светот (72 HRC). Процесот на создавање на Vibenite 290 е постепено зголемување на тврдоста на материјалите до. Откако ќе се испечатат саканите делови од оваа суровина, не е потребна дополнителна обработка освен мелење или EDM. Не е потребно сечење, глодање или дупчење. Така, компанијата создава делови со димензии до 200 x 200 x 380 mm, чија геометрија не може да се произведе со помош на други производствени технологии.

Челикот не е секогаш потребен. Истражувачки тим од HRL Laboratories разви решение за 3D печатење. алуминиумски легури со висока јачина. Тоа се нарекува нанофункционален метод. Едноставно кажано, новата техника се состои во нанесување на специјални нанофункционални прашоци на 3D печатач, кои потоа се „синтерираат“ со ласерски тенки слоеви, што доведува до раст на тродимензионален објект. За време на топењето и зацврстувањето, добиените структури не се уништуваат и ја задржуваат својата целосна цврстина поради наночестичките кои дејствуваат како центри за јадрење за предвидената микроструктура на легурата.

Легурите со висока цврстина како што е алуминиумот се широко користени во тешката индустрија, воздухопловната (на пр. трупот) технологија и автомобилските делови. Новата технологија на нанофункционализација им дава не само висока јачина, туку и различни форми и големини.

Собирање наместо одземање

Во традиционалните методи на обработка на метал, отпадниот материјал се отстранува со обработка. Процесот на адитиви работи обратно - се состои од нанесување и додавање последователни слоеви од мала количина материјал, создавајќи XNUMXД делови од речиси секоја форма врз основа на дигитален модел.

Иако оваа техника веќе е широко користена и за прототипови и за леење модели, нејзината употреба директно во производството на стоки или уреди наменети за пазарот беше отежната поради малата ефикасност и незадоволителните својства на материјалот. Сепак, оваа ситуација постепено се менува благодарение на работата на истражувачите во многу центри ширум светот.

Преку макотрпно експериментирање, подобрени се двете главни технологии на XNUMXD печатење: ласерско таложење на метал (LMD) i селективно ласерско топење (ULM). Ласерската технологија овозможува прецизно креирање фини детали и добивање на добар квалитет на површината, што не е можно со печатење со електронски сноп со 50D (EBM). Во SLM, врвот на ласерскиот зрак е насочен кон прашокот на материјалот, локално заварувајќи го според дадена шема со точност од 250 до 3 микрони. За возврат, LMD користи ласер за обработка на прав за да создаде самоподдржувачки XNUMXD структури.

Овие методи се покажаа како многу ветувачки за создавање делови за авиони. и, особено, ласерското таложење на метал ги проширува можностите за дизајнирање на компонентите на воздушната површина. Тие можат да бидат направени од материјали со сложени внатрешни структури и градиенти кои не се можни во минатото. Покрај тоа, двете ласерски технологии овозможуваат создавање производи со сложена геометрија и добивање на проширена функционалност на производи од широк спектар на легури.

Минатиот септември, Ербас објави дека го опремил својот производствен А350 XWB со печатење со адитиви. титаниумска заграда, произведен од Arconic. Ова не е крај, бидејќи договорот на Arconic со Airbus предвидува 3D печатење од титаниум-никел во прав. Делови од телото i погонски систем. Сепак, треба да се напомене дека Arconic не користи ласерска технологија, туку сопствена подобрена верзија на електронскиот лак EBM.

Една од пресвртниците во развојот на технологиите за адитиви во обработката на метали најверојатно ќе биде првиот прототип претставен во седиштето на холандската групација Damen Shipyards во есента 2017 година. пропелер на бродот метална легура именувана по VAAMpeller. По соодветните тестови, од кои повеќето се веќе извршени, моделот има шанса да биде одобрен за употреба на бродови.

Бидејќи иднината на технологијата за обработка на метал лежи во прашоци од нерѓосувачки челик или компоненти од легура, вреди да се запознаете со главните играчи на овој пазар. Според „Additive Manufacturing Metal Powder Market Report“ објавен во ноември 2017 година, најважни производители на метални прашоци за 3D печатење се: GKN, Hitachi Chemical, Rio Tinto, ATI Powder Metals, Praxair, Arconic, Sandvik AB, Renishaw, Höganäs. , Metaldyne Performance Group, BÖHLER Edelstahl, Carpenter Technology Corporation, Aubert & Duval.

Печатење на пропелер WAAMpeller

Течна фаза

Најпознатите технологии за метални адитиви моментално се потпираат на употребата на прашоци (вака се создава гореспоменатиот вибенит) „синтеруван“ и ласерски споен на високи температури потребни за почетниот материјал. Сепак, се појавуваат нови концепти. Истражувачите од Криобомедицинската инженерска лабораторија на Кинеската академија на науките во Пекинг развија метод 3D печатење со „мастило“, кој се состои од метална легура со точка на топење малку над собната температура. Во една студија објавена во списанието Science China Technological Sciences, истражувачите Лиу Џинг и Ванг Леи демонстрираа техника за печатење во течна фаза на галиум, бизмут или легури на база на индиум со додавање наночестички.

Во споредба со традиционалните методи за изработка на метални прототипови, 3D печатењето во течна фаза има неколку важни предности. Прво, може да се постигне релативно висока стапка на изработка на тридимензионални структури. Покрај тоа, овде можете пофлексибилно да ја прилагодите температурата и протокот на течноста за ладење. Дополнително, течниот проводен метал може да се користи во комбинација со неметални материјали (како пластика), што ги проширува можностите за дизајнирање на сложени компоненти.

Научниците од Американскиот северозападен универзитет, исто така, развија нова техника за 3D печатење на метал, која е поевтина и помалку сложена од претходно познатата. Наместо метален прав, ласери или електронски зраци, користи конвенционална печка i течен материјал. Покрај тоа, методот работи добро за широк спектар на метали, легури, соединенија и оксиди. Ова е слично на заптивката на млазницата што ја знаеме кај пластиката. „Мастилото“ се состои од метален прав растворен во посебна супстанција со додавање на еластомер. Во моментот на нанесување е на собна температура. После тоа, слојот од материјалот нанесен од млазницата се синтерува со претходните слоеви на покачена температура создадена во печката. Техниката е опишана во специјализираното списание Advanced Functional Materials.

Кинески метод на фазно печатење со течен метал

Во 2016 година, истражувачите од Харвард воведоа уште еден метод кој може да создаде XNUMXД метални конструкции. испечатено „во воздухот“. Универзитетот Харвард создаде 3Д печатач кој, за разлика од другите, не создава предмети слој по слој, туку создава сложени структури „во воздухот“ - од моментално замрзнување на метал. Уредот, развиен на Факултетот за инженерство и применети науки Џон А. Полсон, печати предмети користејќи сребрени наночестички. Фокусираниот ласер го загрева материјалот и го спојува, создавајќи различни структури како што е спиралата.

Побарувачката на пазарот за високопрецизно печатени 3D производи за широка потрошувачка, како што се медицински импланти и делови од мотори на авиони, рапидно расте. И бидејќи податоците за производот може да се споделат со други, компаниите ширум светот, доколку имаат пристап до метален прав и вистинскиот 3Д печатач, можат да работат на намалување на трошоците за логистика и залихи. Како што знаете, опишаните технологии во голема мера го олеснуваат производството на метални делови со сложена геометрија, пред традиционалните производствени технологии. Развојот на специјализирани апликации веројатно ќе доведе до пониски цени и отвореност за употреба на 3D печатење и во конвенционалните апликации.

Најтврдиот шведски челик - за 3D печатење:

Најтврдиот челик на светот - направен во Упсала, Шведска

Алуминиумски филм за печатење: 

Пробив во металургијата: 3D печатење на алуминиум со висока јачина