Металлические порошковые принтеры

Металлический порошковый принтер3D-принтеры, также известные как металлические 3D-принтеры или системы аддитивного производства металлов, - это современные машины, которые создают трехмерные объекты путем сплавления слоев металлического порошка. Эти принтеры произвели революцию в обрабатывающей промышленности, позволив создавать сложные геометрические формы, детали на заказ и замысловатые конструкции, которые было бы трудно или невозможно создать с помощью традиционных методов производства.

Обзор металлопорошковых принтеров

Металлопорошковые принтеры работают путем нанесения тонких слоев металлического порошка на платформу и выборочного расплавления или сплавления частиц порошка вместе с помощью источника высокой энергии, такого как лазер или электронный луч. Этот процесс повторяется слой за слоем до тех пор, пока не будет сформирован желаемый объект. Нерасплавленный порошок выступает в качестве поддерживающего материала, позволяя создавать сложные геометрические формы и нависающие структуры.

Тип принтера	Метод порошкового синтеза	Материалы
Лазерно-порошковое наплавление (ЛПНП)	Мощный лазерный луч	Нержавеющие стали, инструментальные стали, алюминиевые сплавы, титановые сплавы, никелевые сплавы, кобальто-хромовые сплавы
Электронно-лучевое плавление (ЭЛП)	Электронный луч	Титановые сплавы, кобальто-хромовые сплавы, никелевые сплавы
Струйная обработка вяжущего	Жидкое связующее	Нержавеющие стали, инструментальные стали, алюминиевые сплавы, инконель, карбиды вольфрама

Эти принтеры обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными методами производства, включая возможность создания сложных геометрических форм, сокращение отходов материалов и массовую кастомизацию. Однако у них есть и ограничения, такие как более высокая стоимость, низкие темпы производства и возможные проблемы с пористостью или шероховатостью поверхности.

Металлический порошковый принтер Состав и свойства

Металлические порошковые принтеры состоят из нескольких ключевых компонентов, которые работают вместе для создания конечного продукта:

Компонент	Описание
Построить камеру	Закрытое помещение, в котором происходит процесс печати, часто с контролируемыми атмосферными условиями.
Система доставки порошка	Механизмы для равномерного распределения металлического порошка по рабочей платформе.
Источник энергии	Источники высокой энергии, такие как лазеры или электронные пучки, используются для выборочного расплавления или сплавления металлического порошка.
Система управления	Компьютерное программное и аппаратное обеспечение для контроля процесса печати, управления параметрами и создания желаемой геометрии.
Оборудование для постобработки	Дополнительное оборудование для термообработки, обработки поверхности или удаления несущих конструкций.

Свойства напечатанных деталей зависят от различных факторов, включая материал металлического порошка, параметры печати и методы последующей обработки.

Промышленное применение металлопорошковых принтеров

Металлопорошковые принтеры нашли широкое применение в различных отраслях промышленности благодаря своей способности создавать сложные и индивидуальные детали. Некоторые из ключевых областей применения включают:

Промышленность	Приложения
Аэрокосмическая промышленность	Легкие конструктивные элементы, детали двигателей, теплообменники
Автомобильная промышленность	Функциональные прототипы, производственные детали, вставки для оснастки
Медицина	Имплантаты, протезы, хирургические инструменты
Энергия	Лопатки турбин, топливные сопла, теплообменники
Инструментальная оснастка	Пресс-формы для литья под давлением, штампы, приспособления

Спецификации и стандарты для металлопорошковых принтеров

Металлопорошковые принтеры и их компоненты подчиняются различным отраслевым стандартам и спецификациям, чтобы обеспечить постоянную производительность, качество и безопасность. Эти стандарты охватывают такие аспекты, как материалы, процессы, испытания и сертификация.

Стандарт/Спецификация	Описание
ASTM F3055	Стандартная спецификация для аддитивного производства никелевого сплава (UNS N07718) методом порошкового наплавления
ISO/ASTM 52900	Стандартная терминология для аддитивного производства - общие принципы и терминология
ISO/ASTM 52901	Стандартное руководство по аддитивному производству - общие принципы и требования
ISO/ASTM 52911	Стандартная практика отделки металлических деталей методом порошкового наплавления

Поставщики и цены на металлопорошковые принтеры

Металлопорошковые принтеры производятся несколькими ведущими компаниями, каждая из которых предлагает ряд моделей с различными возможностями и ценой. Стоимость таких принтеров может значительно варьироваться в зависимости от технологии, объема сборки, материалов и дополнительных функций.

Поставщик	Модель принтера	Примерный диапазон цен
EOS	M 290, M 300-4	$500,000 – $1,500,000
Решения SLM	SLM 280, SLM 500	$500,000 – $1,000,000
Концептуальный лазер	M2 Cusing, X LINE	$500,000 – $1,500,000
3D Systems	DMP Flex 350 Dual	$500,000 – $1,000,000
Renishaw	RenAM 500Q	$500,000 – $800,000

Важно отметить, что цены могут варьироваться в зависимости от таких факторов, как дополнительные функции, контракты на поддержку и обслуживание, а также региональные рынки.

Плюсы и минусы Металлические порошковые принтеры

Как и любая другая технология, принтеры для печати металлическими порошками имеют как преимущества, так и ограничения. Понимание этих факторов может помочь организациям принять взвешенное решение о том, стоит ли внедрять эту технологию и как ее лучше использовать.

Плюсы	Cons
Создание сложных геометрических форм и замысловатых конструкций	Высокие первоначальные инвестиции и эксплуатационные расходы
Обеспечивают массовую адаптацию и быстрое создание прототипов	Более низкие темпы производства по сравнению с традиционным производством
Сокращение отходов материалов и сроков изготовления	Потенциал пористости, шероховатости поверхности или остаточных напряжений
Производство легких и высокопрочных деталей	Ограниченный ассортимент совместимых материалов
Отлично подходит для мелкосерийного производства или производства по требованию	Требования к последующей обработке (термообработка, обработка поверхности)

Вопросы и ответы

Вопрос	Отвечать
Какие металлы могут использоваться в металлопорошковых принтерах?	К распространенным материалам относятся нержавеющие стали, инструментальные стали, алюминиевые сплавы, титановые сплавы, никелевые сплавы и кобальто-хромовые сплавы.
Как качество обработки поверхности металлических деталей, напечатанных методом 3D, сопоставимо с традиционным производством?	Металлические 3D-печатные детали часто имеют более грубую поверхность по сравнению с механически обработанными или литыми деталями, но методы последующей обработки, такие как дробеструйная обработка, полировка или механическая обработка, могут улучшить качество поверхности.
Могут ли металлопорошковые принтеры создавать полностью плотные детали?	Да, правильно оптимизированные параметры печати и методы последующей обработки позволяют получать полностью плотные детали с механическими свойствами, сравнимыми с традиционными.
Какова стоимость 3D-печати металла по сравнению с традиционным производством?	При небольших объемах производства или сложной геометрии 3D-печать металла может быть более экономичной за счет сокращения отходов материалов и расходов на оснастку. Однако при больших объемах производства более экономичными могут оказаться традиционные методы производства.
Каковы типичные объемы сборки для металлопорошковых принтеров?	Объем сборки может варьироваться от нескольких кубических дюймов для настольных принтеров до нескольких кубических футов для крупных промышленных машин.
Чем принтеры для печати на металлических порошках отличаются от традиционных методов производства?	3D-печать металлов - это аддитивный производственный процесс, в ходе которого детали создаются слой за слоем, что обеспечивает большую свободу и сложность конструкции по сравнению с субтрактивными (например, механическая обработка) или формативными (например, литье) методами производства.

узнать больше о процессах 3D-печати