Der 3D-Druck aus Metall gewinnt an Dynamik

Während Designer und Ingenieure im 3D-Druck mit Prototypen und der Herstellung von Kunststoffen und Polymermaterialien in kleinem Maßstab erfolgreich waren, haben die jüngsten Fortschritte bei der Herstellung von Metallteilen mithilfe der additiven Metalltechnologie einige der beeindruckendsten 3D-gedruckten Teile in der Geschichte hervorgebracht. 3D-Druck.

Interessanterweise laufen die Hauptpatente für den 3D-Druck aus Metall Ende 2016 aus. Und obwohl der massive Einsatz des FDM- 3D-Drucks durch normale Verbraucher die Erwartungen der Mehrheit noch nicht erfüllt hat, ermöglicht der 3D-Metalldruck den Produktentwicklern, das volle Potenzial des 3D-Drucks zu nutzen, das den herkömmlichen Gieß- oder Bearbeitungsmethoden nicht unterlegen ist und in einigen Fällen sogar den Preis und die Kosten übertrifft Produktionsgeschwindigkeitsreihe.

3D-Druck aus Metall impliziert eine additive Fertigungstechnologie unter Verwendung von Metallpulver. Wir haben es entweder mit dem direkten Lasersintern von Metallen ( DMLS ) oder mit dem selektiven Laserschmelzen (SLM) zu tun , das allein aufgrund von Patentkriegen anders genannt wird.



Im Gegensatz zur herkömmlichen Technik zur Herstellung von Metallstrukturen auf der Basis von Schneiden, Fräsen und Stanzen werden beim 3D-Druck von Metall Teile in Schichten erzeugt, indem das Material unter der Wirkung eines Laserstrahls verschmolzen wird, der buchstäblich die Form jeder Schicht zeichnet, bis das Objekt vollständig fertig ist.



Die Kombination moderner Konstruktionswerkzeuge, die Modellierung und Analyse optimieren, um ein optimales Design zu erzielen - beispielsweise die Herstellung von leichten Gitterstrukturen, die funktional optimiert und für die Produktion mithilfe der additiven Technologie geeignet sind - ermöglicht nicht nur die Verkürzung der Herstellungszeit von Teilen, sondern auch die Erzielung wesentlich haltbarerer und leichter Produkte im Vergleich zu Teilen, die mit traditionellen Herstellungsverfahren hergestellt wurden.

Im Bereich der Weltraumforschung nutzen beispielsweise die Branchenführer des SpaceX-Unternehmens Ilona Maska und der NASA alle Möglichkeiten des 3D-Drucks von Metall zur Herstellung von Teilen von Raketenschiffen, wodurch sie die Kosten erheblich senken und gleichzeitig die Betriebseigenschaften verbessern können. SpaceX verwendet in großem Umfang Metallteile für den Brennraum des SpaceX SuperDraco-Motors.

Die NASA konnte eine Turbopumpe für ihren Raketentriebwerk entwickeln, die 45% weniger Teile enthält als Pumpen, die mit traditionellen Herstellungstechniken hergestellt wurden. Es scheint, dass bald der gesamte Raketentriebwerk auf einem 3D-Drucker "zusammengebaut" werden kann. Es ist nur eine Frage der Zeit.

In einigen Branchen kann der Erfolg des 3D-Drucks übertrieben sein, in anderen jedoch nicht.

Zurück zur Erde. Die Luft- und Raumfahrtindustrie ist eine der am schnellsten wachsenden Branchen, in denen 3D-gedruckte Metallteile verwendet werden. Dies kann das Gesamtgewicht des Flugzeugs erheblich reduzieren und gleichzeitig die Montageeffizienz steigern, indem die Struktur angepasst werden kann. Heute hat der Flugzeugriese Boeing Corporation mehr als 20.000 Teile hergestellt, die mit additiver Technologie für erfolgreich verkaufte Flugzeuge hergestellt wurden.

In ähnlicher Weise nutzt Airbus in seinem Flugzeug in großem Umfang verschiedene 3D-gedruckte Teile. Das Unternehmen teilte seine einzigartige Technologie sogar mit anderen Nicht-Airbus-Fachleuten. Das bionische Design von Standardprodukten gewinnt mit dem Einsatz des 3D-Drucks angesichts der deutlichen Vereinfachung des Designs und der gleichen Festigkeitseigenschaften der erforderlichen Elemente an Dynamik.

So wie die auf einem 3D-Drucker gedruckten Metallteile die Art und Weise, wie wir uns im Weltraum und auf der Erde durch die Luft bewegen, völlig verändern, bieten sie herausragende Leistungen im Bereich des Gesundheitswesens. Die Aussichten sind so vielversprechend, dass die US-amerikanische Food and Drug Administration die Verwendung von 3D-gedruckten Metallimplantaten für medizinische Verfahren genehmigt hat. In Russland treten Unternehmen auf, die mithilfe selektiver Lasermetallschmelzsysteme einzigartige individuelle Endoprothesen herstellen
.

Unter den jüngsten Fortschritten im 3D-Metalldruck im medizinischen Bereich werden ein Titanschädelimplantat und ein Brustkorb erwähnt, die auf einem 3D-Drucker gedruckt wurden. Ein Schädelimplantat und eine Rippenzelle wurden auf Bestellung für Krebspatienten unter Verwendung digitaler Bilder nach Tumorentfernungsoperationen hergestellt.

Subtraktive Methoden zur Herstellung von Metallteilen, einschließlich Drehen, Drehen und Zerkleinern, haben uns geholfen, die erstaunlichsten Produkte und Technologien der letzten 200 Jahre zu entwickeln. Wir haben jedoch nur wenige Jahre gebraucht, um zu verstehen, wie effektiv die additive Technologie zur Herstellung von Metallteilen sein kann.

Zusammen mit der leistungsstarken Funktionalität moderner Software - CAD und der Fähigkeit, neue geometrische Elemente zu erstellen, die sonst nicht möglich gewesen wären - erleben Branchen, die häufig komplexe Metallprodukte verwenden - insbesondere die Raumfahrt- und Luftfahrtindustrie sowie das Gesundheitswesen - dank 3D-Druckfunktionen.

Der 3D-Druck erfüllt die Anforderungen dieser Branchen bei der Herstellung komplexer Metallteile, die auf Bestellung und in relativ geringem Umfang hergestellt werden. Angesichts der neuen 3D-Drucker und -Materialien, die hier und da erscheinen, ist es nicht verwunderlich, dass die Nachfrage nach 3D-Druck aus Metall weiter wächst.

Während selektive Laserschmelzanlagen teuer und sperrig bleiben, qualifiziertes Personal und spezielle Anforderungen an den Installationsort erfordern und Branchenriesen Schwierigkeiten haben, die Baufläche zu vergrößern, ging das Startup Metal-Projektteam von Desktop Metal einen anderen Weg. Ihre Idee ist es, einen Drucker herzustellen, der nicht nur riesigen Unternehmen, sondern auch kleinen Ingenieurbüros zugänglich ist.

Das Startup zur Entwicklung eines erschwinglichen SLM-Druckers zog heute fast 100 Millionen US-Dollar an. Unter den Investoren befanden sich so bekannte Unternehmen wie CBA, Kleiner Perkins Caufield Byers, Lux Capital, GE, Stratasys und andere. Darüber hinaus sind die Nachbarn von Desktop Metal erfolgreich und gewinnen bereits an Dynamik: Formlabs , MarkForged und Voxel8 , was zusätzliche Hoffnung auf das bevorstehende Erscheinen eines preisgünstigen DMLS-Druckers gibt, gefolgt von kostengünstigen SLA- und FDM-Systemen .

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Source: https://habr.com/ru/post/de397195/