Ұнтақтағы болашақ

VBN Components швед компаниясы қоспалары бар ұнтақты, негізінен бұрғылар мен фрезерлер сияқты құралдарды пайдалана отырып, қоспа технологияларын қолдана отырып болат өнімдерін шығарады. 3D басып шығару технологиясы соғу және өңдеу қажеттілігін болдырмайды, шикізат шығынын азайтады және соңғы пайдаланушыларға жоғары сапалы материалдардың кең таңдауын қамтамасыз етеді.

VBN құрамдастарының ұсынысы, мысалы. Вибенит 290бұл, швед компаниясының мәліметі бойынша, әлемдегі ең қатты болат (72 HRC). Vibenite 290 жасау процесі материалдардың қаттылығын біртіндеп арттыру болып табылады. Осы шикізаттан қажетті бөліктер басып шығарылғаннан кейін, ұнтақтау немесе EDM қоспағанда, қосымша өңдеу қажет емес. Кесу, фрезерлеу немесе бұрғылау қажет емес. Осылайша, компания өлшемдері 200 x 200 x 380 мм-ге дейінгі бөлшектерді жасайды, олардың геометриясын басқа өндіріс технологиялары арқылы шығару мүмкін емес.

Болат әрқашан қажет емес. HRL Laboratories зерттеу тобы 3D басып шығару шешімін әзірледі. алюминий қорытпалары жоғары беріктігімен. деп аталады нанофункционалды әдіс. Қарапайым тілмен айтқанда, жаңа техника 3D принтерге арнайы нанофункционалды ұнтақтарды қолданудан тұрады, содан кейін олар лазермен жұқа қабаттармен «синтерленген», бұл үш өлшемді нысанның өсуіне әкеледі. Балқу және қатаю кезінде алынған құрылымдар бұзылмайды және қорытпаның болжанған микроқұрылымы үшін нуклеация орталықтары ретінде әрекет ететін нанобөлшектердің арқасында толық беріктігін сақтайды.

Алюминий сияқты беріктігі жоғары қорытпалар ауыр өнеркәсіпте, авиациялық (мысалы, фюзеляж) технологиясында және автомобиль бөлшектерінде кеңінен қолданылады. Нанофункционализацияның жаңа технологиясы оларға жоғары беріктік қана емес, сонымен қатар әртүрлі пішіндер мен өлшемдер береді.

Алудың орнына қосу

Металл өңдеудің дәстүрлі әдістерінде қалдық материал өңдеу арқылы жойылады. Аддитивті процесс кері бағытта жұмыс істейді - ол сандық модель негізінде кез келген дерлік пішіннің XNUMXD бөліктерін жасайтын аз мөлшердегі материалдың дәйекті қабаттарын қолдану және қосудан тұрады.

Бұл әдіс прототиптеу үшін де, үлгілерді құю үшін де кеңінен қолданылғанымен, оны нарыққа арналған тауарларды немесе құрылғыларды өндіруде тікелей пайдалану тиімділігі төмен және қанағаттанарлықсыз материал қасиеттеріне байланысты қиын болды. Дегенмен, бұл жағдай дүние жүзіндегі көптеген орталықтардағы зерттеушілердің жұмысының арқасында біртіндеп өзгеруде.

Тынымсыз эксперимент арқылы ХNUMXD басып шығарудың екі негізгі технологиясы жетілдірілді: металды лазермен тұндыру (LMD) i селективті лазерлік балқыту (ULM). Лазерлік технология ұсақ бөлшектерді дәл жасауға және жақсы бет сапасын алуға мүмкіндік береді, бұл 50D электронды сәулелік басып шығаруда (ЭБМ) мүмкін емес. SLM-де лазер сәулесінің нүктесі материалдың ұнтағына бағытталған, оны берілген үлгі бойынша 250-ден 3 микронға дейінгі дәлдікпен жергілікті дәнекерлейді. Өз кезегінде, LMD өздігінен жүретін XNUMXD құрылымдарын жасау үшін ұнтақты өңдеу үшін лазерді пайдаланады.

Бұл әдістер ұшақ бөлшектерін жасау үшін өте перспективалы болып шықты. және, атап айтқанда, лазерлік металды тұндыруды қолдану аэроғарыштық компоненттерді жобалау мүмкіндіктерін кеңейтеді. Оларды күрделі ішкі құрылымдары бар материалдардан және бұрын мүмкін емес градиенттерден жасауға болады. Сонымен қатар, лазерлік технологияның екеуі де күрделі геометриялық бұйымдарды жасауға және қорытпалардың кең ауқымынан өнімдердің кеңейтілген функционалдығын алуға мүмкіндік береді.

Өткен жылдың қыркүйек айында Airbus өзінің A350 XWB өндірісін қосымша басып шығарумен жабдықтағанын хабарлады. титан кронштейн, Arconic компаниясы шығарған. Бұл соңы емес, өйткені Arconic компаниясының Airbus компаниясымен келісім-шартында титан-никель ұнтағынан 3D басып шығару қарастырылған. дене мүшелері i қозғаушы жүйе. Дегенмен, Arconic лазерлік технологияны пайдаланбайды, бірақ EBM электронды доғасының өзінің жетілдірілген нұсқасын атап өткен жөн.

Металл өңдеудегі аддитивті технологияларды дамытудағы маңызды кезеңдердің бірі 2017 жылдың күзінде голландиялық Damen Shipyards тобының штаб-пәтерінде ұсынылған алғашқы прототип болуы мүмкін. кеме винті атындағы металл қорытпасы VAAMpeller. Сәйкес сынақтардан кейін, олардың көпшілігі қазірдің өзінде өтті, модельді кемелерде пайдалануға рұқсат беру мүмкіндігі бар.

Металл өңдеу технологиясының болашағы тот баспайтын болаттан жасалған ұнтақтарда немесе қорытпа компоненттерінде болғандықтан, осы нарықтағы негізгі ойыншылармен танысқан жөн. 2017 жылдың қарашасында жарияланған «Қосымша өндірісі металл ұнтағы нарығының есебіне» сәйкес, 3D басып шығаратын металл ұнтақтарының ең маңызды өндірушілері: GKN, Hitachi Chemical, Rio Tinto, ATI Powder Metals, Praxair, Arconic, Sandvik AB, Renishaw, Höganäs AB , Metaldyne Performance Group, BÖHLER Edelstahl, Carpenter Technology Corporation, Aubert & Duval.

Пропеллер басып шығару WAAMpeller

Сұйық фаза

Металл қоспаларының ең танымал технологиялары қазіргі уақытта ұнтақтарды (жоғарыда аталған вибенит осылай жасалады) «агломерациялау» және бастапқы материалға қажетті жоғары температурада лазермен балқытуды пайдалануға негізделген. Дегенмен, жаңа концепциялар пайда болуда. Бейжіңдегі Қытай ғылым академиясының криобиомедициналық инженерия зертханасының зерттеушілері әдіс әзірледі. «сиямен» 3D басып шығару, балқу температурасы бөлме температурасынан сәл жоғары металл қорытпасынан тұрады. «Science China Technological Sciences» журналында жарияланған зерттеуде зерттеушілер Лю Цзин мен Ван Лей нанобөлшектерді қосу арқылы галий, висмут немесе индий негізіндегі қорытпаларды сұйық фазада басып шығару әдісін көрсетеді.

Дәстүрлі металды прототиптеу әдістерімен салыстырғанда, сұйық фазалық 3D басып шығару бірнеше маңызды артықшылықтарға ие. Біріншіден, үш өлшемді құрылымдарды жасаудың салыстырмалы түрде жоғары жылдамдығына қол жеткізуге болады. Сонымен қатар, мұнда сіз салқындатқыштың температурасын және ағынын икемді түрде реттей аласыз. Сонымен қатар, сұйық өткізгіш металды металл емес материалдармен (мысалы, пластмассалар) біріктіріп пайдалануға болады, бұл күрделі құрамдас бөліктерге арналған дизайн мүмкіндіктерін кеңейтеді.

Американың Солтүстік-Батыс университетінің ғалымдары сонымен қатар бұрын белгілі болғаннан арзанырақ және күрделі емес жаңа металды 3D басып шығару әдісін әзірледі. Металл ұнтағының орнына лазер немесе электронды сәулелерді пайдаланады кәдімгі пеш i сұйық материал. Сонымен қатар, әдіс металдардың, қорытпалардың, қосылыстар мен оксидтердің алуан түрлілігі үшін жақсы жұмыс істейді. Ол саптаманың тығыздағышына ұқсайды, өйткені біз оны пластиктен білеміз. «Сия» эластомер қосылған арнайы затта ерітілген металл ұнтағынан тұрады. Қолдану кезінде ол бөлме температурасында болады. Осыдан кейін саптамадан тұндырылған материал қабаты пеште жасалған жоғары температурада алдыңғы қабаттармен агломерацияланады. Техника Advanced Functional Materials мамандандырылған журналында сипатталған.

Қытайдың сұйық металл фазалық басып шығару әдісі

2016 жылы Гарвард зерттеушілері XNUMXD металл құрылымдарын жасай алатын тағы бір әдісті ұсынды. «ауада» басып шығарылған. Гарвард университеті 3D-принтер жасап шығарды, ол басқаларға қарағанда қабат-қабат нысандарды жасамайды, бірақ металды лезде мұздатудан «ауада» күрделі құрылымдарды жасайды. Джон А.Полсон атындағы Инженерлік және қолданбалы ғылымдар мектебінде жасалған құрылғы күміс нанобөлшектерді пайдаланып объектілерді басып шығарады. Фокусталған лазер материалды қыздырады және оны балқытады, спираль тәрізді әртүрлі құрылымдарды жасайды.

Медициналық имплантаттар мен ұшақ қозғалтқышының бөлшектері сияқты дәлдігі жоғары 3D басып шығарылған тұтынушылық өнімдерге нарық сұранысы тез өсуде. Өнім деректерін басқалармен бөлісуге болатындықтан, бүкіл әлемдегі компаниялар металл ұнтағына және дұрыс 3D принтеріне қол жеткізе алса, логистика мен түгендеу шығындарын азайту үшін жұмыс істей алады. Белгілі болғандай, сипатталған технологиялар күрделі геометриялық металл бөлшектерін жасауды айтарлықтай жеңілдетеді, дәстүрлі өндіріс технологияларынан алда. Мамандандырылған қосымшалардың дамуы бағалардың төмендеуіне және әдеттегі қолданбаларда 3D басып шығарудың ашықтығына әкелуі мүмкін.

Ең қатты швед болаты - 3D басып шығару үшін:

Әлемдегі ең қатты болат – Швецияның Упсала қаласында жасалған

Баспаға арналған алюминий пленкасы: 

Металлургиядағы серпіліс: беріктігі жоғары алюминийді 3D басып шығару