3D друк металом
В даний час 3d друк металом розглядається як одна з найбільш перспективних технологій, яка в недалекому майбутньому може витіснити сучасні методи прототипування.
Дослідники старанно працюють над тим, щоб найближчим часом принтери, що друкують металом, з'явилися на будівельних майданчиках, у металургійній промисловості та на харчовому виробництві.
Вам не здається, що творці «Термінатора» змогли передбачити майбутнє?
Тільки уявіть, як зміниться наш світ на краще, якщо кожен з нас зможе налагодити виробництво металевих споруд та конструкцій у себе вдома.
Говорити про перспективи металодруку можна нескінченно, але для початку краще докладніше розібратися з тим, що є сучасними 3D принтерами для друку металом.
Ще нещодавно лиття розглядалося як єдиний недорогий і вигідний з економічної точки зору метод виготовлення тривимірних металоконструкцій.
З появою FDM принтерів його гегемонія дещо похитнулася, проте на початку двохтисячних років мало хто вірив у те, що технологія тривимірного друку еволюціонує настільки, що на порядку денному постане питання комплексного реформування металургійної промисловості.
Принцип пошарового вирощування об'ємного об'єкта спочатку використовувався тільки при створенні апаратів, що працюють із пластиком та глиною.
Пройшло чимало часу, перш ніж з'явився 3d принтер з металу, здатний надати гідну конкуренцію традиційним методам металовиробництва.
Технології 3д друк металом:
На даний момент існує лише кілька технологій, які використовуються для друку металом: лазерні 3d принтери таструменеві. Обидві вони мають на увазі акуратне і поступове нашаровування «чорнила» шар за шаром для побудови заданої фігури. Проте інженери знайшли відразу кілька способів, що дозволяють виростити твердий об'єкт на платформі побудови.
Селективне лазерне спікання
Технологія SLS також відома під назвою Direct metal laser sintering, дозволяє створювати металеві об'єкти з плавкого порошку - металевої глини. Вперше цей матеріал був показаний 1990 року в Японії. Тоді його використовували для ліплення примітивних форм. У промисловості застосовувати його стали лише через 10 років після відкриття.
Металоглина виготовляється із суміші металевої стружки, органічної сполучної речовини та води. При випалюванні сполучна речовина та вода вигоряють, що перетворює металевий порошок на монолітний об'єкт.
Свіженодруковані деталі методом Direct metal laser sintering:
Для обробки металоліни SLS-принтери використовують лазер. Порошок наноситься на поверхню платформи рівним шаром, після чого розгладжується спеціальним валиком.
Інженери стверджують, що вироби, виготовлені за допомогою селективного лазерного спікання, перевершують металеві заготовки, створені традиційним методом за такими параметрами, як пористість і міцність.
Цікаво, що промисловий лазерний 3D принтер вже використовуються такими гігантами, як General Electric Aviation.
Електронно-променева плавка
Технологія EBM по суті практично не відрізняється від SLS/DMLS друку металом. Єдина відмінність електро-променевої плавки полягає в тому, що замість лазерного променя, металлогліну плавиться за допомогоюспрямованих електроімпульсів.
Використання електронних пучків високої потужності, які у вакуумі, забезпечує більш високу деталізацію друкованих об'єктів. Це пояснюється тим, що коригування електронного променя здійснюється не за рахунок руху друкованої голівки, а за допомогою маніпуляції магнітними полями, тобто на більш точному рівні.
Промисловий 3D принтер Arcam Q10:
Варто відразу сказати, що вищезгадані технології далекі від своєї межі і можуть стати ще кращими. Незважаючи на те, що конструктори використовують високоточне обладнання, яке перевершує традиційні методи обробки металу, при проектуванні макетів друкованих виробів доводиться враховувати усадку від 8 до 30%. Це фізичними властивостями «чорнил».
Крім цього, не варто забувати, що EBM та SLS/DMLS машини комплектуються германієвими та алмазними лінзами, складними електромагнітними пристосуваннями та срібними чи позолоченими дзеркалами, через що вартість обладнання робить його купівлю рентабельною тільки для великих промислових центрів.
Струменеве моделювання методом наплавлення
Технологія FDM або fused deposition modeling використовується переважно в принтерах, що працюють із пластиком, воском та смолами.
Принцип робіт пристроїв, що використовують цю технологію досить простий: розплавлений матеріал видавлюється через екструдер на охолоджену платформу побудови, де він застигає, шар за шаром формуючи необхідний об'єкт. 3d друк з металу способом наплавлення розглядається як найпростіший з доступних методів друку металом. Звичайно, вона не позбавлена недоліків.
Незважаючи на велику кількість «чорнил», доступних у вигляді металоліни (мідь, сталь, залізо, бронза,срібло та золото), існуючі FDM обладнання не здатне друкувати металеві об'єкти з високою чіткістю та деталізацією.
Серед пристроїв, що працюють за подібним принципом, можна виділити The Mini Metal Maker.
Цілком можливо, що 3d принтер метал у найближчому майбутньому з'явиться в будинку кожного бажаючого. Про це говорить стрімкий розвиток галузі: вже сьогодні такі промислові кити, як General Electric, Mitsubishi, Boeing, General Motors та Lockheed Martin використовують на виробництві EBM та SLS/DMLS принтери. У компаніях запевняють, 3D друк допомагає їм економити значні грошові суми та суттєво розширити можливості конвеєрного виробництва комплектуючих.
Навряд чи компанії 3D Systems та Arcam, яким належить першість у цій сфері, зможуть залишатися монополістами на ринку довгий час та диктувати споживачам свої ціни.
У 2015 році закінчується більшість патентів, що згідно з базовими законами ринкової конкуренції зробить «домашні фабрики» з виробництва металоконструкцій доступними для побутового використання.