Muutke titaanisulam tugevamaks – viis peamist metalli 3D-printimise tehnoloogiat

Tänapäeval, koos teaduse ja tehnoloogia kiire arenguga, muudab metallist 3D-printimise tehnoloogia koos lühiajalise tootmise, tellitava tootmise ja kiire prototüüpimise eelistega paljud võimatud asjad võimalikuks.

Praegu on turul viis peamist metalli 3D-printimise tehnoloogiat: laserselektiivne paagutamine (SLS), nanoosakeste juga metalli vormimine (NPJ), laserselektiivsulatus (SLM), laseri lähedal võrgu vormimine (LENS) ja elektronkiire selektiivne sulatamine ( EBSM) tehnoloogia. Allpool tutvustan alust

c nende viie metallist 3D-printimise tehnoloogia tööpõhimõtted.

Tööpõhimõte: pulbrimaterjali kiht asetatakse eelnevalt töölauale ja laser paagutab pulbri tahke osa arvuti juhtimisel vastavalt liidese kontuuriteabele ning seejärel ringleb pidevalt ja virnastab kihtide kaupa.

SLS-meetodil kasutatakse energiana infrapuna laserit ning modelleerimismaterjalid on enamasti pulbermaterjalid. Töötlemise ajal eelkuumutatakse pulber esmalt selle sulamistemperatuurist veidi madalamale temperatuurile ja seejärel pulber tasandatakse tasanduspulga toimel; laserkiir paagutatakse valikuliselt vastavalt kihilisele ristlõike teabele arvuti juhtimisel ja järgmine kiht paagutatakse pärast ühe kihi valmimist ning seda tsüklit korratakse kihthaaval kuni kolmemõõtmelise osa moodustumiseni. Lõpuks suunatakse paagutamata pulber uuesti pulbrisilindrisse ja vormitud osa võetakse välja.

Kuna sellel vormimismeetodil on lihtsa tootmisprotsessi, suure paindlikkuse, laia materjalivaliku, odava materjalihinna, madala maksumuse, kõrge materjali kasutusmäära ja kiire vormimiskiiruse omadused, kasutatakse seda peamiselt valutööstuses ja seda saab kasutada. otse kiirvormide valmistamiseks.

Tööpõhimõte: Esmalt laaditakse metall 3D-printerisse vedelikuna ning metalli nanoosakesi sisaldavat vedelikku kasutatakse printimisel survevaluks. Seejärel aurustatakse liigne vedelik kuumutamisel metallosast lahkumiseks ning lõpuks vormitakse madalal temperatuuril paagutamine.

Selle vormimismeetodi puhul saab tööriistana kasutada tavalist tindiprindipead ning tugistruktuuri saab sulatada ja eemaldada spetsiaalse tehnoloogia abil ilma välise jõuta. Kuna see eemaldatakse sulatamise teel, saab seda teoreetiliselt lisada lõputult, andes disaineritele suurema vabaduse. Lisaks metallmaterjalidele on selle läbimurre keraamikatehnoloogias laiendanud selle rakendust hambaravis, meditsiinis ja konkreetsetes tööstusvaldkondades.

Tööpõhimõte: kasutage suure energiaga laserkiirt, et sulatada metallisulamipulber kahemõõtmelisel ristlõikel pärast kolmemõõtmelise mudeli viilutamist ning printida kiht-kihilt välja kõik keerulised struktuurid ja peaaegu 100% tihedusega metallosad. alt üles.

SLM-tehnoloogia kasutab peamiselt CAD-i kolmemõõtmelist tarkvara, et kujundada kolmemõõtmelisi mudeleid ja eksportida need failivormingutesse, mida saab ära tunda viilutamistarkvara abil; kolmemõõtmelise mudeli ristlõike kontuuriandmete saamiseks viilutage kolmemõõtmeline mudel ning lisage tugi- ja kihitöötlus; kasutage kontuuriandmete skannimiseks teeplaneerimise tarkvara, teekonna planeeritud andmete importimist SLM-seadmesse ja tööstuslik arvuti juhib laserkiire valikut vastavalt kontuuri iga kihi skaneerimise teele, et sulatada metallisulami pulber kihthaaval. ja virna need kiht-kihi haaval tihedaks kolmemõõtmeliseks metallosaks.

SLM-tehnoloogia eelisteks on kõrge materjalikasutus, valmistatud metallosade suur mõõtmete täpsus ja vaba disain. Selle piirangud on kõrged seadmete komponentide kulud, suutmatus saavutada toodete masstootmist ja töötlemiseks vajalike metallisulamite pulbrite ebajärjekindlad standardid. Seetõttu kasutatakse SLM-i peamiselt lennunduses, biomeditsiinis ja muudes valdkondades ning see sobib vääris- ja raskesti töödeldavate metallosade, nagu titaanisulamid ja niklisulamid, valmistamiseks.

Tööpõhimõte: arvuti viilutab detaili kolmemõõtmelise CAD-mudeli kihtidena, et saada detaili kahemõõtmelised tasapinnalised kontuuriandmed, ja teisendab kontuuriandmed CNC-töölaua liikumistrajektooriks. Samal ajal juhitakse metallipulber laseri fookusalasse teatud pulbri etteandekiirusel ning see sulab ja tahkub kiiresti. Punktide, joonte ja pindade kihilise superpositsiooni kaudu moodustub lõpuks kolmemõõtmeline peaaegu võrgukujuline metallosa.

LENS suudab teostada metallosade vormivaba tootmist. Vormitud osadel on tihe kude, ilmsed kiired sulamisomadused, kõrged mehaanilised omadused ning need võimaldavad valmistada mittehomogeenseid ja gradientmaterjalist osasid ning töödelda kõrgtugevaid metallosi, nagu titaanisulamid.

Tööpõhimõte: Esiteks lõigatakse ja kihistatakse detaili kolmemõõtmeline CAD-mudel ning saadud diskreetsed andmed sisestatakse vormimissüsteemi. Pärast eelkuumutamist vormimissüsteemis sulatab elektronkiir vastavalt detaili CAD andmetele töölauale eelnevalt laotud pulbri. Pärast ühe kihi töötlemist langeb töölaua paksus ühe kihi võrra ning seejärel paigaldatakse ja sulatatakse järgmine pulbrikiht. Samal ajal sulandub uus sulanud kiht eelmise kihiga. Seda protsessi korratakse kihthaaval ja kolmemõõtmelised osad moodustatakse vahetult.

EBDM-tehnoloogia eelisteks on kiire töötlemiskiirus, kõrge energiakasutus, madal vaakumisaaste, komponentide madal jääkpinge ja peegelduse puudumine. See sobib eriti hästi aktiivsete, tulekindlate ja rabedate metallmaterjalide otseseks vormimiseks ning sellel on laialdased väljavaated kosmosetööstuses, biomeditsiinis, autotööstuses ja muudes valdkondades.