Аддитивное производство алюминия

Обзор аддитивного производства алюминия

Аддитивное производство алюминияПод 3D-печатью алюминия понимается процесс послойного создания алюминиевых деталей с использованием технологий 3D-печати. Он позволяет создавать сложные геометрические формы и индивидуальные алюминиевые детали без применения традиционных методов обработки.

Некоторые основные сведения об аддитивном производстве алюминия:

• Используется в таких отраслях промышленности, как аэрокосмическая, автомобильная, медицинская, производство потребительских товаров для изготовления прототипов, оснастки и деталей конечного потребления
• Обеспечивает свободу проектирования, снижает вес, объединяет узлы в одну деталь
• Производство прочных, долговечных алюминиевых деталей со свойствами материала, близкими к традиционному производству
• Используются технологии 3D-печати металлов, такие как порошковое напыление, направленное энергетическое осаждение
• Широко используются такие алюминиевые сплавы, как AlSi10Mg, Scalmalloy, Al6061
• Последующая обработка, такая как горячее изостатическое прессование, обработка на станках с ЧПУ, необходимая для достижения конечного качества детали

Типы оборудования для аддитивного производства алюминия

Области применения аддитивного производства алюминия

Технические характеристики аддитивного производства алюминия

Поставщики и затраты на аддитивное производство алюминия

Стоимость деталей зависит от скорости сборки, используемых материалов, геометрической сложности, необходимости последующей обработки и объема заказа. В целом аддитивное производство алюминия обеспечивает экономию затрат при небольших объемах производства, обычно не превышающих 10 000 единиц.

Требования к установке для аддитивного производства алюминия

Для аддитивного производства металлов рекомендуется чистая, контролируемая по температуре среда в диапазоне 15-30°C. Также необходимо обеспечить надлежащее оборудование для хранения, обработки и утилизации порошка.

Эксплуатация и обслуживание аддитивного производства алюминия

Очень важна ежедневная очистка оборудования и контроль работы всех систем. Обязательно обучение персонала и использование СИЗ для работы с металлическими порошками. Соблюдайте рекомендации производителя оборудования по профилактическому обслуживанию и калибровке.

Выбор партнера по аддитивному производству алюминия

При выборе поставщика услуг АМ для алюминиевых деталей следует учитывать следующее:

• Опыт в области АМ-процессов - обратите внимание на годы работы, наличие конкретных примеров по алюминию
• Возможности обработки материалов и последующей обработки - алюминиевые сплавы, HIP, термообработка, механическая обработка
• Сертификаты качества - ISO 9001, ISO/IEC 17025, Nadcap
• Опыт проектирования - могут ли они оптимизировать детали для AM?
• Установленное оборудование - современные, хорошо обслуживаемые станки
• Оборудование для постобработки - что имеется в наличии?
• Быстрое изготовление прототипов
• Масштабируемость для производства - могут ли они соответствовать объемам?
• Расположение и логистика - полезно, если рядом
• Конкурентоспособность по стоимости - прозрачное ценообразование, экономичность по объему проекта
• Отзывы клиентов - поиск в Интернете или запрос рекомендаций

Плюсы и минусы аддитивного производства алюминия

Алюминиевая технология AM обеспечивает такие преимущества, как гибкость конструкции, консолидация деталей и быстрое время выполнения заказа. Однако для этого требуется специализированное оборудование и опыт. Для производства деталей конечного назначения необходимо глубокое понимание технологического процесса.

Вопросы и ответы

Какие сплавы алюминия используются в аддитивном производстве?

Среди распространенных алюминиевых сплавов можно назвать следующие:

• AlSi10Mg - отличная прочность и качество обработки поверхности. Самый популярный алюминиевый сплав в АМ.
• Al6061 - сплав повышенной прочности с хорошей коррозионной стойкостью. Легко доступен.
• Scalmalloy - алюминиевый сплав, разработанный компанией Airbus, обладающий высокой прочностью и пластичностью.
• Нестандартные сплавы - могут быть разработаны для оптимизации определенных свойств. Требуется проведение НИОКР.

Какая постобработка требуется для алюминиевых AM-деталей?

Общие этапы постобработки включают:

• Извлечение из монтажной плиты
• Дробеструйное упрочнение или дробеструйная обработка для придания гладкости поверхности
• Горячее изостатическое прессование для повышения плотности
• Термическая обработка для обеспечения оптимальных механических свойств
• Обработка с ЧПУ - сверление, нарезание резьбы, фрезерование для обеспечения точности размеров
• Обработка поверхности - анодирование, порошковое покрытие для придания эстетичности

Как стоимость алюминиевого АМ сравнивается с обработкой на станках с ЧПУ?

Для малосерийного производства (менее 100 деталей) АМ, как правило, экономически более эффективна, чем обработка с ЧПУ. При этом не требуется оснастка, а время выполнения заказа быстрее. При больших объемах, превышающих 1000 деталей, обработка с ЧПУ имеет более низкую стоимость из-за отходов материала при использовании АМ. Гибридные подходы, сочетающие АМ и механическую обработку, могут обеспечить экономически эффективные решения для средних объемов производства.

Какие размеры алюминиевых деталей можно изготовить с помощью 3D-печати металлов?

Для технологий с порошковым слоем, таких как DMLS и EBM, максимальный размер детали составляет около 500 х 500 х 500 мм. Крупноформатные машины позволяют изготавливать детали размером более 1 м х 1 м х 1 м. Струйная обработка связующим и направленное осаждение энергии имеют меньшие ограничения по размерам, а некоторые машины позволяют изготавливать детали метрового размера.

Какое качество поверхности можно ожидать при аддитивном производстве алюминия?

Шероховатость поверхности после печати с помощью АМ составляет около Ra 10-25 мкм. Различные операции финишной обработки могут значительно улучшить этот показатель:

• Обработка на станках с ЧПУ - Ra от 0,4 до 6,3 мкм
• Полировка - Ra < 1 мкм
• Анодирование - гладкая однородная поверхность для повышения коррозионной стойкости

При правильной постобработке алюминиевые AM-детали могут получить гладкую поверхность, сравнимую с традиционным производством.

В каких отраслях используется аддитивное производство алюминия?

К основным отраслям промышленности, применяющим алюминиевый АМ, относятся:

• Аэрокосмическая промышленность - авиационные компоненты, кронштейны, детали двигателей
• Автомобильная промышленность - теплообменники, нестандартные опоры, оснастка
• Медицина - зубные протезы, имплантаты, хирургические инструменты
• Потребительские товары - компоненты для беспилотников, спортивное оборудование, гаджеты
• Промышленность - Заготовки, приспособления конечного назначения для производства и сборки

Алюминиевый АМ позволяет создавать легкие и оптимизированные конструкции в этих сегментах.

Какие знания и опыт требуются для проведения АМ алюминия на предприятии?

Для успешного внедрения собственного алюминиевого АМ требуется:

• Инженеры по AM оптимизируют сборку и квалификацию процессов
• Техники по эксплуатации и обслуживанию оборудования
• Группа контроля качества для проверки деталей и процедур
• Техники по работе с порошковыми материалами, прошедшие обучение по охране труда и технике безопасности
• Группа по эксплуатации оборудования для обеспечения электропитания, охлаждения, газоснабжения и вытяжки
• Программное обеспечение, сетевая поддержка для управления данными АМ

Для наращивания экспертизы в области АМ в организации рекомендуется использовать подход, основанный на создании межфункциональных команд.

Какие стандарты применяются к аддитивному производству алюминия?

Основные стандарты включают:

• ISO/ASTM 52900 - Стандартная терминология для АМ
• ISO/ASTM 52921 - Стандарт на технологическое оборудование для порошкового наплавления
• ASTM F3001 - стандарт для медицинских деталей AM
• ASTM F3301 - Стандарт для направленного энергетического осаждения металлов AM
• ASTM F3302 - Стандарт для струйного нанесения связующего на металлы AM

Сертификация деталей по этим стандартам свидетельствует об управлении качеством и соответствии требованиям.

Заключение

Аддитивное производство алюминия позволяет создавать легкие и оптимизированные алюминиевые компоненты в аэрокосмической, автомобильной, медицинской промышленности и производстве потребительских товаров. При наличии необходимых знаний и опыта можно изготавливать алюминиевые детали конечного использования, используя гибкость послойной 3D-печати. По мере развития технологии алюминиевого АМ-производства будет снижаться стоимость и расти уровень внедрения этого универсального металлического материала.

узнать больше о процессах 3D-печати