Zosilnite zliatinu titánu – päť hlavných technológií 3D tlače na kov

V súčasnosti, s rýchlym rozvojom vedy a techniky, technológia kovovej 3D tlače s výhodami krátkodobej výroby, výroby na požiadanie a rýchleho prototypovania umožňuje veľa nemožných vecí.

V súčasnosti je na trhu päť hlavných technológií 3D tlače kovov: laserové selektívne spekanie (SLS), nanoparticle jet metal forming (NPJ), laserové selektívne tavenie (SLM), laserové tvarovanie v blízkosti siete (LENS) a selektívne tavenie elektrónovým lúčom ( EBSM) technológia. Nižšie predstavím základ

c pracovné princípy týchto piatich technológií 3D tlače kovov.

Pracovný princíp: Na pracovný stôl sa vopred položí vrstva práškového materiálu a laser speká pevnú časť prášku pod kontrolou počítača podľa informácií o obryse rozhrania a potom nepretržite cirkuluje a ukladá vrstvu po vrstve do tvaru.

Metóda SLS využíva ako energiu infračervený laser a ako modelovacie materiály sa používajú prevažne práškové materiály. Počas spracovania sa prášok najskôr predhreje na teplotu o niečo nižšiu, ako je jeho teplota topenia, a potom sa prášok sploští pôsobením sploštiacej tyčinky; laserový lúč je selektívne spekaný podľa vrstvenej informácie o priereze pod kontrolou počítača a ďalšia vrstva je spekaná po dokončení jednej vrstvy a tento cyklus sa opakuje vrstva po vrstve, kým sa nevytvorí trojrozmerná časť. Nakoniec sa nespekaný prášok recykluje do práškového valca a vylisovaný diel sa vyberie.

Pretože táto metóda formovania má vlastnosti jednoduchého výrobného procesu, vysokej flexibility, širokého výberu materiálu, lacnej ceny materiálu, nízkych nákladov, vysokej miery využitia materiálu a vysokej rýchlosti formovania, používa sa hlavne v odlievacom priemysle a dá sa použiť. na priamu výrobu rýchlych foriem.

Princíp fungovania: Najprv sa kov vloží do 3D tlačiarne vo forme kvapaliny a kvapalina obsahujúca kovové nanočastice sa použije na vstrekovanie počas tlače. Potom sa prebytočná kvapalina zahriatím odparí, aby opustila kovovú časť, a nakoniec sa výlisok dokončí nízkoteplotným spekaním.

Tento spôsob formovania môže používať ako nástroj obyčajnú atramentovú tlačovú hlavu a nosnú štruktúru je možné roztaviť a odstrániť špeciálnou technológiou bez akejkoľvek vonkajšej sily. Pretože sa odstraňuje roztavením, môže sa teoreticky pridávať donekonečna, čo dáva dizajnérom väčšiu voľnosť. Okrem kovových materiálov jej prelom v keramickej technológii rozšíril jej uplatnenie aj v zubnom lekárstve, medicíne a špecifických priemyselných oblastiach.

Pracovný princíp: Použite vysokoenergetický laserový lúč na roztavenie prášku kovovej zliatiny na dvojrozmernom priereze po rozrezaní trojrozmerného modelu a vytlačte akúkoľvek zložitú štruktúru a kovové časti s takmer 100% hustotou vrstvu po vrstve z zdola nahor.

Technológia SLM využíva hlavne trojrozmerný softvér CAD na navrhovanie trojrozmerných modelov a ich export do formátov súborov, ktoré je možné rozpoznať softvérom na krájanie; rozrezať trojrozmerný model a pridať podporu a spracovanie vrstiev na získanie údajov o obrysoch prierezu trojrozmerného modelu; pomocou softvéru na plánovanie trasy naskenujte údaje o obryse, importujte údaje o plánovanej trase do zariadenia SLM a priemyselný počítač riadi výber laserového lúča podľa dráhy snímania každej vrstvy obrysu, aby sa prášková kovová zliatina roztavila vrstva po vrstve a naskladajte ich vrstvu po vrstve do hustej trojrozmernej kovovej časti.

Výhodami technológie SLM sú vysoké materiálové využitie, vysoká rozmerová presnosť vyrábaných kovových dielov a voľný dizajn. Jeho obmedzenia sú vysoké náklady na komponenty zariadení, neschopnosť dosiahnuť masovú výrobu produktov a nekonzistentné normy pre prášky kovových zliatin potrebné na spracovanie. Preto sa SLM používa hlavne v letectve, biomedicíne a iných oblastiach a je vhodný na výrobu drahých a ťažko spracovateľných kovových častí, ako sú zliatiny titánu a zliatiny niklu.

Pracovný princíp: Počítač rozdelí trojrozmerný CAD model dielu na vrstvy, aby získal údaje o dvojrozmernom rovinnom obryse dielu, a prevedie údaje o obryse na trajektóriu pohybu CNC pracovného stola. Súčasne sa kovový prášok privádza do oblasti laserového zaostrenia pri určitej rýchlosti dodávania prášku a rýchlo sa topí a tuhne. Prostredníctvom vrstvenej superpozície bodov, línií a plôch sa nakoniec vytvorí trojrozmerná kovová časť v tvare takmer siete.

LENS dokáže realizovať bezformovú výrobu kovových dielov. Tvarované časti majú husté tkanivá, zrejmé vlastnosti rýchleho topenia, vysoké mechanické vlastnosti a môžu realizovať výrobu nehomogénnych a gradientných materiálov a spracovanie vysoko pevných kovových častí, ako sú zliatiny titánu.

Pracovný princíp: Najprv sa rozreže a navrství trojrozmerný CAD model dielu a získané diskrétne dáta sa vložia do tvarovacieho systému. Po predhriatí vo formovacom systéme elektrónový lúč roztaví prášok vopred položený na pracovnom stole podľa CAD údajov dielu. Po dokončení jednej vrstvy spracovania sa pracovný stôl zníži o jednu hrúbku vrstvy a potom sa položí a roztaví ďalšia vrstva prášku. Súčasne sa nová roztavená vrstva spojí s predchádzajúcou vrstvou. Tento proces sa opakuje vrstva po vrstve a priamo sa vytvárajú trojrozmerné časti.

Technológia EBDM má výhody rýchlej rýchlosti spracovania, vysokej spotreby energie, nízkeho znečistenia vákuom, nízkeho zvyškového napätia komponentov a bez odrazov. Je obzvlášť vhodný na priame tvarovanie aktívnych, žiaruvzdorných a krehkých kovových materiálov a má široké perspektívy v leteckom priemysle, biomedicíne, automobilových formách a iných oblastiach.