3D-Drucker für Metall. Herstellung von Metallerzeugnissen

3D-Druck gilt als die komplexeste TechnologieLeistung und eine wichtige Richtung der additiven Produktion. Dank dreidimensionaler Drucker eröffnen sich neue Chancen in allen Bereichen der Wirtschaft. Man ist der Meinung, dass sie in Zukunft sogar die traditionellen Produktionsmethoden (Schmieden, Gießen usw.) ersetzen können. In diesem Artikel betrachten wir, was 3D-Druck mit Metallen und seinen wichtigsten Technologien ist.

Was ist ein 3D-Drucker für Metall?

Dies sind spezielle Maschinen, die es erlaubenHerstellung von Metallobjekten oder Auftragen von Beschichtungen auf Fertigprodukte. Ein solcher Drucker "wächst" ein physikalisches Objekt Schicht für Schicht. Das heißt, zuerst wird auf dem Computer im Entwurfssystem ein virtuelles Modell in drei Dimensionen erzeugt, die in digitale Schichten unterteilt sind. Nach dem Start des Objekts im Druck beginnt der Kopf des 3D-Druckers, das flüssige Metall auszupressen oder das Pulver auf die Druckplattform zu gießen und die erste Schicht zu bilden. Dann trägt die Maschine eine zweite Portion Metall und so weiter.

3D-Drucker für Metall ermöglicht Ihnen, eine große Auswahl von Produkten zu schaffen und kann dank der modernen Technologie mit den klassischen Methoden der Metallproduktion konkurrieren.

Was kann ich mit einem 3D-Drucker drucken?

Dieser Drucker ist eine universelle Erfindung,welches sowohl von Profis als auch von einfachen Enthusiasten benutzt werden kann. Metalldrucker können für die Herstellung von Nicht-Standard-Objekte, mechanische Teile, Schmuck verwendet werden. Sie ermöglichen auch die Herstellung von Metallprodukten, die Handschmieden simulieren. Dafür werden keine zusätzlichen Geräte und Mechanismen benötigt.

Ein industrieller 3D Drucker für Metalldosesogar ein Raketenmotor. In diesem Fall unterscheidet es sich praktisch nicht von dem Produkt, das nach dem herkömmlichen Verfahren hergestellt wird. Somit ermöglicht der Metalldrucker einer modernen Person, beliebige Objekte zu erzeugen.

3D-Drucktechnologien für Metall

Bis heute, die Herstellung von Produkten ausMetall wird mit zwei Technologien ausgeführt: Laser- und Tintenstrahldruck. Sie bedeuten eine graduelle und genaue Schichtung von Metall, wodurch die beabsichtigte Figur erhalten werden sollte. Zur gleichen Zeit haben Ingenieure mehrere Möglichkeiten entwickelt, um zu wachsen.

Tintenstrahl 3D-Druck

Herstellung von Metallprodukten mit Tintenstrahldruckist einer der ältesten Wege der additiven Produktion. Es ermöglicht den besten Weg, Metalle als Verbrauchsmaterial zu verwenden. Diese Technologie ist jedoch nur anwendbar, wenn ein zusammengesetztes Modell erstellt wird. Die Tatsache, dass der Tintenstrahl-3D-Drucker ermöglicht Ihnen, Objekte aus jedem Material, das zu Pulver verarbeitet werden kann, zu drucken. Beim Drucken werden die gemahlenen Rohstoffe durch Polymere gebunden. Aufgrund dieser technologischen Eigenschaft können fertige Produkte nicht als vollständig aus Metall betrachtet werden.

Außerdem ist es möglich zu konvertierenerhaltene zusammengesetzte Modelle in Ganzmetall. Dazu werden das thermische Schmelzen oder Verbrennen von Polymeren und das Sintern von Metallpulver verwendet. Solche Metallprodukte sind nicht dauerhaft, da sie eine poröse Struktur aufweisen. Die Zugfestigkeit kann auf die Imprägnierung eines anderen Metalls zurückzuführen sein. Zum Beispiel wird ein Stahlgegenstand haltbarer, wenn er mit Bronze imprägniert ist.

Diese Methode zur Herstellung von Produkten wird hauptsächlich in der Souvenir- und Schmuckindustrie verwendet.

Laminiermethode

3D-Druck durch LaminiermittelZeichnen auf der Plattform von dünnen Blechen, gebildet durch Laser- oder mechanisches Schneiden, und deren Kleben, um ein dreidimensionales Modell zu erhalten. Diese Methode erlaubt uns, sogar Metallfolie als Verbrauchsmaterial zu verwenden. Laminierte Objekte haben keine Metallfestigkeit, da ihre Integrität auf dem Verkleben von geklebten Blechen beruht.

Der Vorteil dieser Technologie istrelative Billigkeit und die Fähigkeit, eine Vielzahl von Gegenständen zu schaffen, die mit Ganzmetallprodukten identisch sind. Die am häufigsten verwendete Drucklaminierung wird zur Erstellung von Modellen verwendet.

Ebenenfixierung

Diese Methode des 3D-Drucks basiert auf der Verwendung vonLeichtmetallwerkstoffe. Extruder, die im Drucker verfügbar sind, sind nicht in der Lage, hohen Temperaturen standzuhalten. Daher ist es fast unmöglich, Objekte aus reinem Metall und Legierungen zu erzeugen. So haben die Entwickler von Verbrauchsmaterialien begonnen, spezielle Verbundrohstoffe herzustellen. Ein Beispiel für eine solche Lösung ist ein Material aus Thermoplast und Bronzepulver.

Ein Metalldrucker dieser Art druckt Gegenstände,welches in der Erscheinung nicht von einem Ganzmetallprodukt unterschieden werden kann. Aber die physikalischen Eigenschaften solcher Objekte sind viel schlechter. Daher wird die schichtweise Verschmelzung ausschließlich zum Erstellen von Modellen, Souvenirs und Einrichtungsgegenständen verwendet. Jetzt suchen die Ingenieure nach Branchen, in denen diese Produktionstechnologie verwendet werden darf. Somit kann ein Thermoplast mit einem Metallfüllstoff zum Drucken elektronischer Leiterplatten verwendet werden.

Selektives Laser- und Direktsintern

Selektives Lasersintern von Metallen ermöglichtArbeit nicht nur mit haltbarem Material, sondern auch mit Thermoplast. Hier erfolgt die Erzeugung dreidimensionaler Objekte mit Hilfe von Laseranlagen durch Sintern eines Metallpulvers. Um die Leistung der Laseremitter auf das metallische Material zu reduzieren, wird häufig eine niedrigschmelzende Beschichtung aufgebracht. In solchen Fällen sind zusätzliche Sinterung und Imprägnierung mit Metallen erforderlich, um die Festigkeit der fertigen Produkte zu erhöhen.

Eine Variante des beschriebenen Verfahrens ist direktLasersintern von Metallen. Diese Technologie konzentriert sich auf das Arbeiten mit reinem Metallpulver. Um dieses Ziel zu erreichen, sind im 3D-Drucker spezielle abgedichtete Kammern mit Inertgas gefüllt. Auch verwendet die Druckmaschine das Erhitzen des Verbrauchsmaterials auf die Temperatur, bei der es schmilzt, aber noch nicht siedet. Dadurch können Sie die Druckzeit reduzieren und die Leistung von Laseranlagen einsparen.

Lasersintern tritt aufSchichten. Auf der Arbeitsbühne trägt die Maschine eine dünne Schicht erhitzten Pulvers auf, dessen Partikel zusammen und mit der vorherigen Schicht gesintert werden. Der Laserstrahl ändert ständig seine Richtung mit Hilfe eines Spiegelsystems.

Lasersintern ermöglicht das ErstellenKomplexe Designs ohne zusätzliche Unterstützung. So werden mit dieser Technologie hochpräzise Teile hergestellt, die keine Nachbearbeitung erfordern, sowie für die Herstellung von Integralmodellen mit einem Komplexitätsgrad, der mit konventionellem Gießen nicht möglich ist.

Lasersintern ermöglicht das Arbeiten mit Stahl, Nickellegierungen, Titan, Edelmetallen usw.

Selektives Laser- und Elektronenstrahlschmelzen von Metallen

Obwohl die Modelle durch Lasersintern erhaltenMetall, sind von hoher Qualität, sie haben eine begrenzte Anwendung. Die poröse Struktur der fertigen Objekte reduziert ihre Festigkeit. Solche Produkte sind für industrielle Anwendungen wenig nützlich, werden aber eher für die Erstellung von Modellen und Prototypen verwendet. Für die Herstellung langlebiger und belastbarer Modelle haben Ingenieure die direkte Lasersintertechnologie in eine Laserschmelzmethode umgesetzt. Es basiert auf einer starken thermischen Behandlung des Metallpulvers, um ein homogenes Objekt zu erhalten. Auf diese Weise gedruckte Objekte unterscheiden sich nicht in ihren mechanischen und physikalischen Eigenschaften von Analoga, die mit herkömmlichen Methoden hergestellt werden.

Parallel dazu wird diese Technologie angewendetElektronenstrahlschmelzen. Es ermöglicht Ihnen, Objekte mit der gleichen Genauigkeit und Auflösung zu erstellen, hat aber bestimmte Vorteile. So ist ein 3D-Drucker für Metall dieser Art anstelle von elektromechanischen Spiegelsystemen mit elektronischen Pistolen ausgestattet. Dadurch kann die Maschine mit relativ hohen Geschwindigkeiten arbeiten, was die Leistung ohne wesentliche Prozesskomplikationen verbessert. Diese Technologie ist eine ausgezeichnete Alternative zur traditionellen industriellen Produktion, wo zusätzliche Ausrüstung (Öfen und Formen) verwendet wird.

Drucker für das Laser- und Elektronenstrahlschmelzen werden hauptsächlich für die Herstellung von Teilen von Strahltriebwerken und Gasturbinen, orthopädischen Prothesen verwendet.

Direkter Laser-Zusatzaufbau

3D-Drucker für Metall-DirektlaserKonstruktion verwendet, um fertige Produkte zu reparieren. Die Technologie einer solchen Maschine beruht auf dem Prinzip, Partikel eines Metallpulvers auf beschädigte Teile eines Objekts zu sprühen und mit einem Laser zu schmelzen. Diese Methode zeichnet sich durch eine enge Spezialisierung aus und wird ausschließlich für industrielle Zwecke verwendet.

Der Druckkopf dieses Druckertyps bewegt sich in drei Ebenen und rotiert um die vertikale Achse. Also, es funktioniert in jedem Winkel.

Ähnliche Maschinen werden zur Reparatur komplexer Maschinen und großformatiger Produkte eingesetzt. Zum Beispiel, um Flugzeugmotoren zu reparieren.

Die Kosten für 3D-Drucker für Metall

Heute hat der Markt eine große Auswahl anMaschinen, die es ermöglichen, dreidimensionale Metallobjekte zu schaffen. Ihre Kosten hängen von der Marke und der Drucktechnologie ab. So kostet ein industrieller 3D-Drucker für die Arbeit mit Metall, auf dem man einen Motor drucken kann, zehntausende US-Dollar. Günstigere Maschinen können viel billiger gekauft werden, aber die Qualität der Produkte wird schlechter sein. Um dieses Problem zu lösen, entwickeln Ingenieure einen 3D-Drucker für Metall, dessen Preis bei vollem Betrieb deutlich niedriger sein wird.