Toz Yataklı 3D Yazıcılar

Genel Bakış

toz yataklı 3d yazıcı ekstrüzyon tabanlı yöntemlerle kolayca basılamayan yüksek performanslı mühendislik termoplastikleri ve metalleri işlemek için çok uygun bir eklemeli üretim teknolojisidir. Bir lazer veya elektron ışını, karmaşık 3B nesneler oluşturmak için CAD verilerine dayalı olarak bir toz yatağının bölgelerini seçici olarak katman katman birleştirir.

Ana alt kategoriler şunlardır:

Polimer Toz Yatağı Füzyonu (PBF) bir CO2 veya IR lazer kullanarak ve Metal Toz Yatağı Füzyonu (MPBF) fiber lazerler veya elektron ışınları kullanarak. Her ikisi de hafif tasarım, montaj konsolidasyonu, kitlesel özelleştirme ve performans geliştirme açısından geleneksel üretim teknikleriyle mümkün olmayan rekabetçi parça işlevselliği sunar.

Bu kılavuz, çeşitli toz yataklı 3D baskı teknolojileri ve malzemelerinin yanı sıra uygulamalar, sistemle ilgili hususlar ve gelecekteki trendler hakkında teknik bir genel bakış sağlar.

Türleri Toz Yataklı 3D Yazıcılar

Toz yatağı füzyon yaklaşımını kullanan çeşitli eklemeli üretim ekipmanı türleri vardır:

Polimer Toz Yataklı Füzyon Yazıcılar

Seçici lazer sinterleme (SLS) sistemler ince bir polimer tozu tabakasını bir yapı odasına dağıtır ve 3D CAD modelindeki her bir kesite göre bir CO2 lazer ışınından termal enerji uygular. Toz, ısıtma sırasında erir veya birbirine karışır ve soğutma sırasında katılaşarak nesneye dönüşür.

SLS için popüler malzemeler şunlardır:

• Naylon (PA12, PA11, PA6)
• Termoplastik Elastomerler (TPE)
• TPU ve diğer gelişmiş esnek reçineler

Önde gelen SLS yazıcı şirketleri arasında EOS, 3D Systems, Farsoon ve Ricoh bulunmaktadır.

Çoklu Jet Füzyonu (MJF) Ayrıca polimer toz yataklarını kullanır, ancak bir kaynaştırma maddesi ve detaylandırma maddesi, yüksek çözünürlüklü baskılar elde etmek için kızılötesi ısıtma ile birlikte katmanlar boyunca mürekkep püskürtmeli yazıcı kafaları tarafından seçici olarak biriktirilir. Çok malzemeli ve çok renkli nesnelere olanak sağlar. Yaygın MJF reçineleri:

• HP 3D Yüksek Yeniden Kullanılabilirlik PA12
• HP 3D Yüksek Yeniden Kullanılabilirlik PA11
• HP 3D Yüksek Yeniden Kullanılabilirlik TPA

HP, Jet Fusion serisi aracılığıyla bugün MJF teknolojisinin en önde gelen sağlayıcısıdır. Desktop Metal de MJF tabanlı Fiber AM sistemini piyasaya sürmüştür.

Metal Toz Yataklı Füzyon Yazıcılar

Seçici Lazer Eritme (SLM) ekipman, inert gaz ortamında son derece hassas fiber lazer enerjisini ince metalik toz katmanlarına odaklayarak parçacıkları tamamen eritir ve doğrudan CAD geometrilerine dayalı olarak katman katman yoğun yapılar halinde kaynaştırır.

Elektron Işınıyla Eritme (EBM) yazıcılar, metal toz parçacıklarını vakum atmosferinde her katman boyunca tamamen eritmek için konsolidasyon ısı kaynağı olarak güçlü bir elektron ışını kullanır. Hızlı işleme, döküm malzemelere yaklaşan özelliklere sahip bileşenlere yol açar.

MPBF için yaygın alaşımlar şunlardır:

• Paslanmaz çelik (316L, 17-4PH, 15-5)
• Takım çeliği (H13, S7)
• Titanyum alaşımları (Ti-6Al-4V)
• Alüminyum alaşımları (AlSi10Mg)
• Nikel süper alaşımlar (Inconel 718)
• Kobalt krom (CoCr)

EOS, Renishaw, 3D Systems, GE ve SLM Solutions gibi önde gelen tüm metal AM ekipman tedarikçileri toz yataklı füzyon makineleri sunmaktadır.

Baskı Süreci için toz yataklı 3d yazıcı

Toz yatağı füzyonu çeşitlerinde ortak olan genel eklemeli üretim iş akışı adımları:

1. CAD modelini içe aktarın ve parçayı en uygun şekilde yönlendirin
2. Sanal olarak dilimleme ve lazer tarama yolları oluşturma
3. Ölçülen miktarda tozu yapı alanına eşit olarak yayın
4. Lazer veya ebeam kullanarak malzemeyi kesit taslağına göre seçerek eritme
5. Yapı plakasını indirin ve yeni toz katmanı yeniden kaplayın
6. Tüm nesne ve destekler inşa edilene kadar katmanlama döngüsünü tekrarlayın
7. Nesneyi toz kekinden çıkarın ve erimemiş bölgeleri kurtarın
8. İşlem sonrası parçalar - temizlik, ısıl işlem, makine vb.

Tüm toz yatağı işlemleri, işlevsel kullanımdan önce desteklerin kaldırılması, yüzey işleme ve işlemler gibi kapsamlı son işlemler gerektirir.

Toz yataklı 3d yazıcı için malzemeler

Polimer Tozlarının Özellikleri

Metal Tozu Çeşitleri

Toz yataklı 3d yazıcı uygulamaları

Polimer Parçalar

• Gerçek dünya plastiklerine benzeyen özelliklere sahip işlevsel prototipler
• Cep telefonu kılıfları veya ayakkabılar gibi özelleştirilmiş tüketim malları
• Otomotiv iç mekanları ve aydınlatma bileşenleri
• İndüksiyon kalıpları ve aparatları & fikstürleri
• Kimyasallar için yüksek sıcaklık kalıpları ve kanalları

Metal Bileşenler

• Türbin kanatları ve havacılık için yakıt enjektörü prototipleri
• Dizler, kalçalar, kafatası ve omurga cerrahisi için biyo-uyumlu titanyum implantlar
• Yarış arabaları ve uçaklar için hafif şasi, frenler ve güç aktarma parçaları
• Enjeksiyon kalıplarına entegre edilmiş konformal soğutma kanalları
• Özel dental kopingler alt yapılar ve köprüler
• Isıya dayanıklı egzoz manifoldları ve takım uçları

için Satın Alma Rehberi Toz Yataklı 3D Yazıcılar

İdeal bir toz yatağı füzyon sisteminin seçilmesi şunlara bağlıdır:

Bazı önde gelen modeller yayılır:

Başlangıç - EOS Formiga P110 SLS sistemi, $100K

Profesyonel - 3D Systems DMP Factory 500, $400K

Endüstriyel - GE Additive X Line 2000R, >$1M

Geleceğe Bakış

Toz yataklı füzyon sistemleri gelişmeye devam edecektir:

• Daha büyük yapı zarfları 500 mm'den uzun
• PEKK ve PPSF gibi ilave polimer malzemeler
• Daha yüksek mekanik performanslı alaşımlar
• Geliştirilmiş toz geri dönüştürülebilirliği ve kapalı döngü işleme
• Talaşlı imalat olmadan çığır açan yüzey finisajları
• Entegre gerçek zamanlı eriyik havuzu izleme ve ayarlamaları
• Hat içi kalite güvencesine sahip ek hibrit sistemler
• Daha yüksek lazer gücü ve daha yüksek tarama hızları sayesinde önemli ölçüde artırılmış üretkenlik

Teknik engeller aşıldıkça ve üretim maliyetleri optimize edildikçe, AM, son kullanım bileşenlerinin ticari hacimlerde dağıtılmış, merkezi olmayan bir şekilde üretilmesini sağlayarak havacılık, tıbbi cihazlar ve otomotivden tüketici ürünlerine kadar birçok sektörde üretimi dönüştürecektir.

SSS

S: Toz yataklı füzyon metal 3D baskı makineleri plastik sistemlere kıyasla ne kadar pahalı?

C: Endüstriyel metal toz yataklı yazıcılar $300,000 ile $1 milyon arasında değişirken polimer bazlı ekipmanlar $100,000'den başlar. İşletme maliyetleri de metal malzemeler ve inert işleme için 5-10 kat daha yüksektir.

S: Toz yatak füzyon teknolojisi ile hangi boyutta parçalar 3D olarak basılabilir?

C: Metal makineler tipik olarak 500 x 500 x 500 mm küplere kadar yapı hacimlerini barındırırken, polimerler 800 x 500 x 375 mm boyutlara kadar çıkmaktadır. Bir metreden uzun daha büyük zarflar da mevcuttur.

S: Toz yataklı 3D baskı kullanılarak hangi malzemeler işlenebilir?

C: FDM ekstrüzyon için zor olan PEEK, ULTEM, PPSF gibi tüm yüksek performanslı ve mühendislik sınıfı termoplastikler basılabilir. Metallerde, paslanmaz çelikler, titanyum ve nikel alaşımları, takım çelikleri, kobalt krom ve daha fazlası uygundur.

S: Herhangi bir son işlemden önce toz yataklı bir yazıcıdan çıkan doğruluk ve yüzey kalitesi ne kadar iyidir?

C: İşlem sonrası boyutsal doğruluk ±0,1-0,3% civarındayken 50 mikronun altında toleranslar mümkündür. Baskılı yüzey pürüzlülüğü, herhangi bir son işlemden önce 15-150 mikron arasında önemli ölçüde değişir.

S: Hangi toz yatağı füzyon prosesi en yüksek üretim hızlarını sunuyor - SLS, DMLS veya EBM?

C: Elektron ışını eritme (EBM) 40 cm3/saat'e varan son derece yüksek üretim hızları sunarak çok yüksek üretkenlik sağlar. DMLS orta hızlar sunarken SLS nispeten oldukça yavaştır.

S: Metal ve plastiklerin işlenmesine kıyasla toz yataklı AM ne kadar sürdürülebilir?

C: Tüm toz yatağı teknolojileri, geri dönüşüm için oluşturulduktan sonra 90%'den fazla eritilmemiş tozu yeniden kullanır. Optimize edilmiş geometrilerin hafifletilmesi de malzeme tasarrufu sağlar. Enerji kullanımı bir odak alanı olmaya devam etmektedir.

S: Toz yataklı füzyon baskı hizmetlerinin fiyatlandırılmasına yol açan faktörler nelerdir?

C: Malzeme maliyetleri, yapım süresi, işçilik, son işlem, 3D yazıcı modeli, üretim hacmi ve alıcı uygulama sektörü günümüzde endüstriyel AM parçalarının fiyat seviyelerini büyük ölçüde kontrol etmektedir.

S: Günümüzde toz yataklı füzyon katkılı üretimin önde gelen uygulayıcıları hangi sektörlerdir?

C: Havacılık, tıp, otomotiv, jig, fikstür ve takımlara odaklanan makine tasarım şirketleri, polimer ve metallerle AM üretim uygulamalarını araştıran ticari müşterilerin 60%'sinden fazlasını oluşturuyor.

S: 3D CAD modellerini en iyi şekilde hazırlamak ve yazdırmak için hangi özel yazılım gereklidir?

C: Materialise Magics ve SLM Build Processor gibi dilimleme yazılımları, parçaları en iyi geometri ve özellikler için otomatik olarak yönlendirir ve tarama parametrelerini uyarlar. Bazı yazıcı satıcıları özel yazılım araçlarını bir araya getirir.

daha fazla 3D baskı süreci öğrenin