Металлическая 3D-печать произвела революцию в обрабатывающей промышленности, предложив повышенную точность, гибкость и масштабируемость при производстве сложных металлических деталей. Эта технология, также известная как аддитивное производство (АП), особенно принесла пользу таким отраслям, как аэрокосмическая, автомобильная, медицинская и промышленная промышленность. Возможность создавать детализированные, долговечные и высокопроизводительные компоненты из металлических порошков или нитей значительно упростила производственные процессы для производителей. Поскольку спрос на нестандартные и сложные металлические детали продолжает расти, понимание процесса 3D-печати металлом имеет решающее значение для фабрик, дистрибьюторов и розничных продавцов, которые хотят оставаться конкурентоспособными.

В этой статье мы углубимся в особенности технологии 3D-печати металлом и ее процессов, уделив особое внимание тому, как ее можно применять в различных отраслях. Мы рассмотрим различные методы печати металлов на 3D-принтерах, такие как прямое лазерное спекание металла (DMLS), селективное лазерное спекание (SLS) и электронно-лучевое плавление (EBM) и другие. Кроме того, мы опишем этапы процесса 3D-печати и выделим ключевые моменты для фабрик и торговых партнеров, желающих интегрировать эту передовую технологию в свои производственные линии.

Для тех, кто ищет более полную информацию о технологиях 3D-печати, Тяньхун Лазер предоставляет широкий спектр ресурсов и решений для компаний, заинтересованных во внедрении технологий 3D-печати металлами. Если вы новичок в этой области или уже знакомы с ней, но хотите расширить свои возможности, обширный каталог 3D-принтеров по металлу и сопутствующего оборудования Tianhong Laser предлагает что-то для каждой потребности.

Обзор технологий 3D-печати металлом

Существует несколько типов технологий 3D-печати металлом, каждая из которых предлагает уникальные преимущества в зависимости от применения. Наиболее широко используемые методы включают прямое лазерное спекание металлов (DMLS), селективное лазерное спекание (SLS) и электронно-лучевую плавку (EBM). Понимание фундаментальных различий между этими методами может помочь производителям выбрать наиболее подходящий процесс для их конкретных потребностей.

Прямое лазерное спекание металлов (DMLS)

DMLS — одна из наиболее широко используемых технологий 3D-печати металлом. Он предполагает использование мощного лазера для выборочного спекания порошкового металлического материала слой за слоем с образованием твердой структуры. В отличие от традиционных производственных процессов, которые часто требуют форм или инструментов, DMLS позволяет инженерам создавать сложные геометрические формы, которые в противном случае были бы невозможны или слишком затратны с помощью традиционных методов.

Процесс начинается с создания CAD-модели детали, которая нарезается на тонкие слои. Затем машина DMLS распределяет тонкий слой металлического порошка по рабочей платформе. Лазер выборочно плавит области, определенные CAD-моделью, и платформа слегка опускается, чтобы можно было нанести еще один слой порошка. Этот процесс повторяется до тех пор, пока объект не будет завершен.

DMLS может работать с различными металлами, включая титан, нержавеющую сталь, алюминий и суперсплавы на основе никеля. Эти материалы обладают превосходными механическими свойствами, что делает DMLS идеальным для применения в аэрокосмической отрасли, медицинских имплантатах и ​​промышленных инструментах. Такие компании, как Tianhong Laser, предлагают высококачественные системы DMLS-печати по металлу, подходящие как для прототипирования, так и для приложений на уровне производства.

Селективное лазерное спекание (SLS)

SLS — еще один популярный метод 3D-печати металлом, имеющий сходство с DMLS. Ключевое различие заключается в используемых материалах: DMLS работает в основном с металлами, SLS часто используется с пластиковыми порошками, но может работать и с металлами. Этот процесс также включает использование лазера для спекания порошкового материала слой за слоем, но, как правило, он более универсален с точки зрения выбора материала.

SLS хорошо подходит для создания прочных, функциональных деталей сложной геометрии, таких как легкие конструкции или компоненты, для которых при традиционных методах производства потребуется несколько деталей. Таким образом, он нашел широкое применение в таких отраслях, как автомобильная и аэрокосмическая.

Хотя SLS предлагает гибкость в выборе материалов, качество отделки может потребовать таких этапов последующей обработки, как полировка или покрытие, для достижения более гладких поверхностей. Это делает его менее идеальным, чем DMLS, для приложений, требующих высокой точности и качества поверхности, но более привлекательным для массового производства или быстрого прототипирования.

Электронно-лучевая плавка (ЭЛП)

Электронно-лучевая плавка (EBM) — это передовая технология 3D-печати металлом, в которой вместо лазера используется электронный луч для плавления металлического порошка слой за слоем. EBM работает в вакууме, что делает его особенно подходящим для материалов, реагирующих на воздухе, таких как титановые сплавы, обычно используемые в аэрокосмической промышленности.

Поскольку для EBM требуется вакуумная камера, он обеспечивает высокий уровень точности с минимальными отходами материала по сравнению с другими методами, такими как SLS или FDM (моделирование наплавлением). Однако специализированный характер EBM делает его более дорогим и менее доступным, чем некоторые другие методы.

Применение EBM в основном встречается в отраслях, требующих высокопроизводительных компонентов с минимальным количеством примесей, например в авиации, обороне и медицине, где прочность и точность имеют решающее значение.

Понимание процесса 3D-печати металлом

3D-печать металлом включает в себя несколько этапов, которые необходимо тщательно соблюдать, чтобы обеспечить оптимальные результаты. От подготовки цифровых проектов до последующей обработки готовых деталей — каждый шаг играет важную роль в достижении высококачественных результатов.

Шаг 1. Проектирование модели САПР

Первым шагом в любом проекте 3D-печати металлом является создание цифрового дизайна с использованием программного обеспечения для компьютерного проектирования (САПР). Инженеры или дизайнеры готовят модели на основе конкретных требований, таких как размеры, допуски и свойства материала.

Модели САПР обычно хранятся в таких форматах, как STL (стереолитография) или AMF (файл аддитивного производства), которые затем загружаются в программное обеспечение принтера для разрезания на тонкие поперечные сечения, которые направляют лазерный или электронный луч принтера во время производства.

Шаг 2: Подготовка материала

Когда проект САПР готов, следующим шагом является подготовка сырья — обычно порошкообразных металлов, таких как титан, алюминий или нержавеющая сталь, — для печати. Качество этих порошков существенно влияет на механические свойства конечного продукта, поэтому выбор высококачественного материала имеет важное значение.

Такие компании, как Tianhong Laser, предлагают комплексные услуги поддержки для выбора подходящего материала в соответствии с потребностями вашего приложения и обеспечения оптимального качества печати на протяжении всего процесса.

Шаг 3: Печать

Во время самого процесса печати слои металлического порошка наносятся на платформу сборки и выборочно сплавляются лазерным или электронным лучом в соответствии с инструкциями нарезанной CAD-модели. Платформа сборки постепенно опускается после завершения каждого слоя, пока весь объект не будет напечатан.

В зависимости от сложности детали и выбранного метода печати (DMLS, SLS, EBM) этот этап может занять от нескольких часов до дней.

Шаг 4: Постобработка

После завершения печати детали часто требуют последующей обработки, такой как термообработка, полировка, механическая обработка или покрытие, чтобы улучшить их механические свойства и качество поверхности. Этот шаг имеет решающее значение для обеспечения соответствия деталей предполагаемым спецификациям, особенно при работе с отраслями, где требуются строгие допуски и безупречная отделка.

Например, детали аэрокосмической отрасли, изготовленные с помощью DMLS, могут подвергаться отжигу для снятия напряжений, чтобы уменьшить остаточные напряжения, возникающие во время печати, перед полировкой для достижения гладкой поверхности.

Применение 3D-печати металлом в промышленности

3D-печать металлом нашла широкое применение во многих отраслях благодаря ее способности производить очень сложные детали с превосходными механическими свойствами, часто превосходящими те, которые создаются с использованием традиционных методов производства.

Аэрокосмическая промышленность

Одним из первых, кто начал использовать 3D-печать металлом, была аэрокосмическая промышленность, где легкие, но прочные компоненты необходимы для топливной эффективности и производительности. DMLS и EBM особенно хорошо подходят для создания сложных деталей реактивных двигателей, таких как топливные форсунки или лопатки турбин, которые выигрывают от снижения веса без ущерба для долговечности.

Медицинская промышленность

В медицинской сфере 3D-печать металлом позволяет создавать индивидуальные имплантаты и протезы, которые идеально вписываются в анатомию каждого человека. Титановые сплавы широко используются из-за их биосовместимости и соотношения прочности к весу.

Заключение

Поскольку 3D-печать металлом продолжает развиваться, ее важность в различных отраслях будет только возрастать, особенно по мере того, как производители стремятся к большей эффективности без ущерба для качества и точности.

Чтобы узнать, как 3D-печать металлом может изменить ваши производственные возможности — независимо от того, сосредоточены ли вы на печати металлических 3D-принтеров, компонентов аэрокосмической отрасли или даже в медицинских целях, — рассмотрите возможность сотрудничества с опытными поставщиками, такими как Tianhong Laser. Их обширный опыт и передовые технологии гарантируют, что ваши производственные линии получат лучшее оборудование и услуги поддержки, специально адаптированные к вашим потребностям.