metal jet machine: aplikace v 3D tisku

Svět výroby prochází významnou proměnou, kterou pohání pokrok v technologiích 3D tisku. Mezi těmito vymoženostmi vyniká jako revoluční síla tryskový tisk kovů, který dokáže vyrábět složité, vysoce kvalitní kovové díly s bezkonkurenční rychlostí a přesností. Co přesně však je kovový tryskací stroja jak funguje? Připoutejte se, protože se chystáme proniknout do fascinující říše aditivní výroby kovů!

Princip fungování Metal Jet Machine

Představte si sofistikovanou inkoustovou tiskárnu, která místo barevných inkoustových kazet používá výkonný arzenál kovových kapiček. To je v podstatě základní koncepce metalického tryskového stroje. Zde je rozpis procesu:

1. Digitální plán: Cesta začíná 3D modelem požadovaného kovového dílu vytvořeným pomocí počítače (CAD). Tento složitý digitální plán slouží jako plán pro proces tisku.
2. Příprava práškového lože: Jemná vrstva kovového prášku, který se obvykle skládá z materiálů, jako je titan, nerezová ocel nebo dokonce drahé kovy, například zlato, je pečlivě rozprostřena na plošině uvnitř stroje.
3. Tryskání do pořadačů: Po plošině se pohybuje více tiskových hlav, podobně jako v inkoustových tiskárnách. Místo inkoustu však tyto hlavy strategicky stříkají na kovový prášek pojivo, které selektivně slepuje částice podle návrhu CAD.
4. Vytváření vrstev po vrstvách: Po dokončení jedné vrstvy se plošina mírně sníží a nanese se nová vrstva kovového prášku. Trysky s pojivem pokračují ve svém pečlivém tanci a vytvářejí díl vrstvu po vrstvě, dokud není celý návrh oživen.
5. Následné zpracování: Vytištěný díl, který je stále uzavřen v síti vázacího materiálu, se opatrně vyjme ze stroje. Tento "zelený" díl pak projde procesem odstraňování vazby, při kterém se dočasná pojiva odstraní tepelnými nebo chemickými prostředky. Nakonec je díl slinován, což je vysokoteplotní proces, při kterém se kovové částice spojí dohromady, a vznikne tak robustní kovová součástka téměř síťového tvaru.

Představte si to jako stavění hradu z písku na pláži, ale místo písku použijete vrstvy kovového prášku a místo mokrých rukou špičkový dávkovač lepidla.

Výhody tryskání kovů

Tryskání kovů se může pochlubit řadou přesvědčivých výhod, které z něj činí velmi atraktivní možnost pro různé výrobní aplikace:

• Bezkonkurenční rychlost: V porovnání s tradičními technologiemi výroby kovů, jako je obrábění nebo odlévání, nabízí tryskání kovů výrazně kratší výrobní časy. To umožňuje rychlejší vývojové cykly výrobků, rychlejší výrobu prototypů a zkrácení doby uvedení nových výrobků na trh.
• Uvolněná svoboda designu: Tryskání kovů vyniká při výrobě složitých a komplexních geometrických tvarů, jejichž dosažení běžnými metodami by bylo neuvěřitelně náročné nebo dokonce nemožné. Představte si vnitřní kanály, mřížové struktury a další lehké a přitom pevné konstrukce - tryskání kovů z nich udělá realitu.
• Úsporné pro malosériovou výrobu: Na rozdíl od některých procesů aditivní výroby kovů, které vyžadují značné počáteční investice, může být tryskání kovů nákladově efektivní pro výrobu malých sérií dílů. Proto je ideální pro výrobu prototypů, malosériovou výrobu a zakázkové komponenty.
• Všestrannost materiálu: Stroje pro tryskání kovů jsou schopny pracovat se širokou škálou kovových prášků, což otevírá dveře k široké škále vlastností a funkcí materiálů. Výběr kovů vyhovuje různorodým aplikačním potřebám, od lehkého hliníku po vysokopevnostní oceli a dokonce i exotické materiály, jako je Inconel.
• Vysoce kvalitní díly: Tryskáním kovů se vyrábějí díly s výjimečnou rozměrovou přesností a povrchovou úpravou. Tím se snižuje potřeba rozsáhlých kroků následného zpracování, což vede k rychlejšímu obratu a lepší celkové efektivitě výroby. Představte si kovový díl vycházející přímo ze stroje, připravený k použití s minimálními dokončovacími úpravami - to je krása tryskání kovů.

Tryskání kovů je jako výrobní superschopnost - je rychlé, všestranné a poskytuje vysoce kvalitní výsledky, které posouvají hranice designu.

Nevýhody tryskání kovů

Přestože tryskání kovů nabízí řadu výhod, je nutné si uvědomit jeho omezení:

• Omezená velikost dílu: V porovnání s některými jinými technologiemi 3D tisku mají stroje pro tryskání kovů v současné době omezení maximální velikosti sestavovaných dílů. To nemusí být vhodné pro rozsáhlé průmyslové aplikace.
• Optimalizace vlastností materiálu: Proces spékání používaný při tryskání kovů může někdy vést k mírně odlišným vlastnostem materiálu než u tradičně vyráběných kovů. Probíhající výzkum a vývoj však neustále zlepšuje vlastnosti materiálů dosažitelné pomocí tryskání kovů.
• Úvahy o podpůrné struktuře: Podobně jako u jiných procesů 3D tisku je i u tryskání kovů často nutné použít při tisku podpůrné konstrukce. Tyto dočasné konstrukce jsou nezbytné, aby se zabránilo zborcení převisů, ale jejich odstranění může zvýšit složitost fáze následného zpracování a potenciálně zanechat vady na konečném dílu.
• Úvahy o nákladech pro velké objemy: Zatímco pro malé série je tryskání kovů nákladově efektivní, pro velkosériovou výrobu se může prodražit. Náklady na kovové prášky a celkový proces tisku se mohou u větších množství zvýšit.

Tryskání kovů, stejně jako každý výkonný nástroj, vyžaduje pečlivé zvážení jeho omezení, aby bylo zajištěno, že je pro danou aplikaci vhodný.

Aplikace z kovový tryskací stroj

Možnosti využití tryskání kovů jsou rozsáhlé a neustále se rozšiřují. Zde je několik významných příkladů toho, jak tato technologie přináší revoluci do různých průmyslových odvětví:

• Letectví: Tryskání kovů mění pravidla hry v leteckém průmyslu. Jeho schopnost vyrábět lehké, vysoce pevné součásti se složitou geometrií je ideální pro součásti letadel, raketových motorů, a dokonce i tepelné štíty kosmických lodí. Představte si snížení hmotnosti leteckého motoru použitím kovové mřížkové struktury - to se projeví v lepší palivové účinnosti a větším doletu.
• Lékařské přístroje: Kovové tryskání zaznamenává ve zdravotnictví významné pokroky. Tato technologie umožňuje vytvářet biokompatibilní kovové díly, které dokonale vyhovují individuálním potřebám pacienta, od implantátů na míru pro kyčelní a kolenní náhrady až po složité zubní protézy. Představte si protézu vyrobenou na míru, která se hladce spojí se strukturou kostí pacienta - takovou úroveň personalizace může metaljetting přinést do lékařských přístrojů.
• Automobilový průmysl: Také automobilový průmysl využívá tryskání kovů pro různé aplikace. Tato technologie pomáhá vytvářet efektivnější a inovativnější vozidla, od lehkých komponentů pro elektromobily až po složité díly pro systémy vstřikování paliva. Představte si lehčí konstrukci karoserie automobilu, která si zachovává pevnost díky komponentům s kovovými tryskami - to je přínos, který může mít tryskání kovů pro efektivitu spotřeby paliva.
• Spotřební zboží: Tryskání kovů si nachází cestu i na trh se spotřebním zbožím. Tato technologie umožňuje vytvářet jedinečné a funkční výrobky, od šperků na míru až po vysoce výkonné součásti sportovního vybavení. Představte si na zakázku vyrobené sluneční brýle se složitými kovovými obroučkami, které jsou vyrobeny metodou metaljettingu - to je úroveň možné personalizace.

Možnosti využití tryskání kovů jsou skutečně omezeny pouze naší představivostí. Vzhledem k tomu, že se tato technologie neustále vyvíjí, můžeme v příštích letech očekávat ještě více inovativních a převratných způsobů využití.

Tryskání kovů vs. jiné procesy aditivní výroby kovů

Tryskání kovů není jediným hráčem ve hře o aditivní výrobu kovů. Srovnejme ji s dalšími dvěma významnými technologiemi:

• Laserové spékání kovů (MLS):
  • Podobnosti: Jak MLS, tak tryskání kovů využívají k výrobě kovových dílů z prášku postup po vrstvách. Nabízejí také vysoce kvalitní výsledky a volnost při navrhování.
  • Rozdíly: MLS používá laser k selektivnímu roztavení kovového prášku, zatímco při tryskání kovu se používá pojivo. MLS může vyrábět díly s širším rozsahem mechanických vlastností, ale metaljetting obecně nabízí vyšší rychlost tisku.
• Tavení elektronovým svazkem (EBM):
  • Podobnosti: EBM i tryskání kovů umožňuje vytvářet složité geometrie a pracovat s různými kovovými prášky.
  • Rozdíly: EBM používá k roztavení kovového prášku ve vakuové komoře vysoce výkonný elektronový paprsek. Výsledkem jsou díly s vynikajícími mechanickými vlastnostmi, ale stroje EBM jsou obvykle dražší a ve srovnání se systémy pro tryskání kovů mají větší dopad na životní prostředí.

Volba mezi tryskáním kovů, MLS a EBM závisí na konkrétních potřebách aplikace. V rozhodovacím procesu hrají zásadní roli faktory, jako jsou požadované vlastnosti materiálu, požadavky na velikost konstrukce a rozpočtová omezení.

FAQ

1. Jaké jsou typické materiály používané při tryskání kovů?

Tryskání kovů může pracovat se širokou škálou kovových prášků, včetně:

• Nerezová ocel (různé jakosti)
• Titanové slitiny
• Inconel (superslitiny)
• Hliníkové slitiny
• Drahé kovy (zlato, stříbro)

2. Jaké povrchové úpravy lze dosáhnout pomocí tryskání kovů?

Tryskáním kovů lze vyrábět díly s dobrou povrchovou úpravou, od mírně drsné až po hladkou, v závislosti na použitém materiálu a technikách následného zpracování.

3. Jak silné jsou kovové tryskové díly?

Pevnost kovových tryskaných dílů závisí na zvoleném materiálu a parametrech procesu spékání. Tryskáním kovů však lze vyrobit díly s vynikajícími mechanickými vlastnostmi, které jsou srovnatelné s tradičně vyráběnými kovy.

4. Je tryskání kovů bezpečné?

Tryskání kovů, stejně jako každý průmyslový proces, vyžaduje dodržování bezpečnostních protokolů. Používané jemné kovové prášky mohou představovat riziko vdechnutí, proto jsou při práci nezbytné správné ventilační systémy a osobní ochranné pomůcky. Vysokotlaká pojiva a procesy spékání navíc vyžadují dodržování bezpečnostních pokynů stanovených výrobcem stroje.

5. Jaká je budoucnost tryskání kovů?

Budoucnost tryskání kovů je neuvěřitelně světlá. Zde je několik zajímavých trendů, které je třeba sledovat:

• Pokroky ve vlastnostech materiálů: Výzkumníci neustále vyvíjejí nové techniky pro optimalizaci procesu spékání, což vede k výrobě kovových dílů tryskaných proudem s mechanickými vlastnostmi, které se ještě více blíží vlastnostem tradičně vyráběných kovů.
• Tisk z více materiálů: Zkoumá se možnost tryskání více kovových prášků v rámci jednoho tiskového procesu. To by umožnilo vytvářet díly s odstupňovanými vlastnostmi nebo dokonce integrovat nesourodé kovy v rámci jediné konstrukce.
• Zvětšené velikosti sestavení: S rozvojem technologie tryskání kovů lze očekávat, že se objeví stroje schopné vyrábět větší díly, což otevře dveře pro širší průmyslové aplikace.
• Snížení nákladů: Očekává se, že s tím, jak se tato technologie bude stále více prosazovat a výroba se bude rozšiřovat, se náklady na tryskání kovů budou snižovat, čímž se stane ještě konkurenceschopnější vůči tradičním výrobním metodám.

Tryskání kovů má potenciál revolučně změnit způsob navrhování a výroby kovových dílů. Díky své rychlosti, přesnosti a volnosti při navrhování je tato technologie připravena utvářet budoucnost různých průmyslových odvětví.

znát více procesů 3D tisku