🥌 ⛹🏾 🤛🏾 Pencetakan 3D dengan logam - teknologi dan printer 🔯 📵 🧑🏿

Pencetakan logam 3D menjadi semakin populer. Dan ini tidak mengejutkan: setiap bahan cetak logam menawarkan kombinasi unik dari sifat praktis dan estetika untuk memenuhi persyaratan berbagai produk, apakah itu prototipe, miniatur, perhiasan, bagian fungsional atau bahkan peralatan dapur.

Alasan untuk mencetak dengan logam sangat menarik sehingga pencetakan 3D dengan logam sudah diperkenalkan ke dalam produksi massal. Bahkan, beberapa bagian yang dicetak 3D sudah menyusul, dan beberapa telah melampaui yang diproduksi dengan metode tradisional di properti mereka.

Produksi tradisional logam dan plastik sangat boros - di industri pesawat terbang, misalnya, hingga 90% material dibuang ke limbah. Outputnya, di beberapa industri, tidak lebih dari 30% dari bahan yang digunakan.

Pencetakan 3D dengan logam menghabiskan lebih sedikit energi dan mengurangi limbah seminimal mungkin. Selain itu, produk cetakan 3D jadi bisa lebih ringan hingga 60% dari bagian yang digiling atau dilemparkan. Industri penerbangan saja akan menghemat miliaran dolar dalam bahan bakar - dengan mengurangi berat struktur. Tetapi kekuatan dan keringanan juga dibutuhkan di industri lain. Ya, dan profitabilitas juga.

Pencetakan logam 3D di rumah

Apa yang dapat dilakukan jika ada keinginan untuk mencoba mencetak 3D dengan logam di rumah? Diperlukan suhu yang sangat tinggi untuk pencetakan logam, Anda tidak mungkin dapat menggunakan printer 3D FDM konvensional untuk ini, setidaknya untuk saat ini. Situasinya mungkin berubah dalam beberapa tahun, tetapi sekarang ini tidak tersedia untuk teknologi 3D rumahan.

Jika Anda ingin membuat cetakan yang tampak seperti logam di rumah, opsi terbaik adalah menggunakan plastik yang mengandung partikel logam.

Seperti Colorfabb Bronzefill atau Bestfilament Bronze .

Filamen ini mengandung persentase serbuk logam yang signifikan, tetapi juga cukup plastik - untuk pencetakan pada suhu rendah dengan printer 3D apa pun. Pada saat yang sama, mereka mengandung jumlah logam yang cukup sehingga sesuai, terlihat, dan memiliki berat yang dekat dengan berat benda logam.

Produk yang terbuat dari filamen yang mengandung besi bahkan menjadi berkarat dalam kondisi tertentu, yang menambah kredibilitas, tetapi mereka tidak akan dapat berkarat melalui dan memburuk - dan ini adalah keunggulan mereka dibandingkan benda logam nyata.

Keuntungan dari bahan-bahan tersebut:

Penampilan cetak yang unik
Ideal untuk perhiasan, patung-patung, barang-barang rumah tangga dan dekorasi.
Kekuatan tinggi
Penyusutan yang sangat rendah selama pendinginan
Tabel berpemanas opsional

Cons:

Fleksibilitas produk rendah, tergantung pada desain cetak
Tidak dianggap aman kontak dengan makanan.
Membutuhkan penyesuaian suhu nosel dan laju umpan filamen yang bagus
Diperlukan pasca-pemrosesan produk - penggilingan, pemolesan
Memakai cepat dari nozzle ekstruder - filamen dengan logam sangat abrasif dibandingkan dengan bahan konvensional

Kisaran suhu cetak total biasanya 195 ° C - 220 ° C.

Pencetakan logam 3D di industri

Jika Anda ingin membeli printer 3D yang mencetak logam asli untuk digunakan di perusahaan, maka berikut adalah dua berita untuk Anda - baik dan buruk.

Berita baiknya adalah jangkauannya cukup lebar dan terus berkembang - Anda dapat memilih perangkat yang memenuhi persyaratan teknis apa pun. Lebih lanjut dalam artikel Anda dapat memverifikasi ini.

Berita buruknya adalah satu hal - harga. Biaya printer percetakan logam profesional mulai dari sekitar $ 200.000 dan tumbuh tanpa batas. Selain itu, bahkan jika Anda memilih dan membeli yang paling murah, pukulan terpisah adalah pembelian bahan habis pakai, pemeliharaan terjadwal dengan penggantian komponen, dan perbaikan. Jangan lupa tentang staf dan biaya produk pasca-pemrosesan. Dan pada tahap persiapan untuk mencetak, Anda akan memerlukan perangkat lunak khusus dan orang-orang yang dapat mengatasinya.

Jika Anda siap untuk semua pengeluaran dan kesulitan ini - baca terus, kami akan menyajikan beberapa sampel yang sangat menarik.

https://youtu.be/20R9nItDmPY

Pencetakan logam 3D - aplikasi

Beberapa sektor industri sudah menggunakan printer logam 3D , mereka telah menjadi bagian integral dari proses produksi, yang mungkin tidak disadari oleh konsumen biasa:

Contoh yang paling umum adalah implan medis dan mahkota gigi, jembatan, prostesis, yang sudah dianggap sebagai pilihan paling optimal untuk pasien. Alasan: Mereka dapat dibuat lebih cepat dan lebih murah menggunakan printer 3D dan disesuaikan dengan kebutuhan masing-masing pasien.

Contoh kedua, sama-sama umum: perhiasan . Sebagian besar produsen besar secara bertahap bergerak dari pencetakan 3D cetakan dan lilin ke pencetakan 3D langsung dengan logam, dan pencetakan dari titanium memungkinkan perhiasan untuk membuat produk dari desain yang sebelumnya tidak mungkin.

Selain itu, industri dirgantara menjadi semakin tergantung pada produk logam 3D-cetak. Ge-AvioAero di Italia adalah pabrik percetakan 3D pertama di dunia yang memproduksi komponen mesin jet LEAP.

Industri berikutnya yang menggunakan printer 3D untuk logam adalah industri otomotif. BMW, Audi, FCA sudah serius mempertimbangkan penerapan teknologi dalam produksi massal, dan tidak hanya dalam pembuatan prototipe, di mana mereka telah menggunakan pencetakan 3D selama bertahun-tahun.

Tampaknya - mengapa menciptakan kembali kemudi? Namun di sini, pencetakan 3D dengan logam telah menemukan aplikasi. Selama beberapa tahun sekarang, produsen komponen dan frame sepeda telah menggunakan pencetakan 3D. Tidak hanya di dunia, tetapi juga di Rusiaitu mendapatkan distribusi. Pabrikan sepeda eksklusif Triton menyelesaikan proyek dengan elemen cetakan 3D dari kerangka titanium, yang memungkinkan untuk mengurangi bobotnya tanpa mengorbankan kekuatan.

Tetapi sebelum pencetakan 3D dengan logam benar-benar menangkap dunia, perlu untuk mengatasi beberapa masalah serius. Pertama-tama, ini adalah biaya tinggi dan kecepatan rendah produksi batch besar dengan metode ini.

Pencetakan logam 3D - teknologi

Banyak yang bisa dikatakan tentang penggunaan printer 3D pencetakan logam. Ada kekhususan, tetapi masalah dasarnya sama dengan printer 3D lainnya: keterbatasan perangkat lunak dan perangkat keras, optimalisasi bahan, dan pencetakan dengan beberapa bahan. Kami tidak akan banyak berbicara tentang perangkat lunak, kami hanya menyebutkan bahwa penerbit terbesar, seperti Autodesk, SolidWorks dan SolidThinking, semua mengembangkan produk perangkat lunak untuk digunakan dalam pencetakan massal dengan logam sehingga pengguna dapat mewujudkan produk dalam bentuk apa pun yang dapat dibayangkan.

Baru-baru ini, contoh telah muncul bahwa bagian logam yang dicetak 3D dapat sekuat komponen logam yang diproduksi secara tradisional, dan dalam beberapa kasus bahkan melampaui mereka. Dibuat menggunakan DMLS, produk memiliki sifat mekanis yang sama dengan rekan cast solid.

Mari kita lihat teknologi logam pencetakan 3D yang tersedia:

Proses # 1: Lapisan Bubuk Fusion

Proses pencetakan 3D dengan logam, yang digunakan perusahaan terbesar saat ini, dikenal sebagai fusi atau sintering lapisan bubuk. Ini berarti bahwa laser atau sinar berenergi tinggi lainnya menyatukan partikel-partikel serbuk logam yang terdistribusi secara seragam, menciptakan lapisan produk, satu demi satu.

Ada delapan produsen utama printer percetakan logam 3D di dunia, kebanyakan dari mereka berlokasi di Jerman. Teknologi mereka disingkat SLM (selective laser melting) atau DMLS (sintering langsung logam dengan laser).

Proses # 2: Binder Jetting

Metode profesional lain dengan ikatan lapis demi lapis adalah ikatan partikel logam untuk selanjutnya menembakkan tungku bersuhu tinggi, di mana partikel-partikel tersebut menyatu di bawah tekanan, membentuk keseluruhan logam tunggal. Kepala cetak menerapkan solusi pengikatan ke substrat serbuk berlapis-lapis, seperti printer normal, pada lembaran kertas, setelah itu produk dikirim untuk pembakaran.

Teknologi serupa tetapi berbeda lainnya, yang didasarkan pada pencetakan FDM - pencampuran bubuk logam menjadi pasta logam. Menggunakan ekstrusi pneumatik, printer 3D mengekstruksinya, mirip seperti printer 3D bangunanmelakukan ini dengan semen untuk membentuk objek 3D. Setelah bentuk yang diinginkan dicetak, objek juga disinter dalam tungku. Teknologi ini menggunakan Mini Metal Maker - mungkin satu-satunya printer 3D yang terjangkau untuk pencetakan logam ($ 1600). Tambahkan biaya kompor panggang kecil.

Proses # 3: Fusion

Anda mungkin berpikir bahwa di antara teknologi pencetakan logam tidak ada yang mirip dengan FDM biasa, namun, ini tidak sepenuhnya benar. Anda tidak akan dapat melebur benang logam di ujung panas printer 3D Anda, tetapi produsen besar memiliki teknologi ini dan menggunakannya. Ada dua cara utama untuk mencetak dengan semua bahan logam.

Salah satunya disebut DED (Directed Energy Deposition), atau laser cladding. Menggunakan sinar laser untuk memadukan bubuk logam, yang perlahan-lahan dilepaskan dan disimpan dari extruder, membentuk lapisan-lapisan objek menggunakan manipulator industri.

Namun, ini biasanya dilakukan di dalam ruang tertutup, menggunakan contoh MX3D, kami melihat kemungkinan penerapan teknologi seperti itu dalam pembangunan jembatan ukuran penuh nyata, yang harus dicetak pada 2017 di Amsterdam.

Lain disebut EBM (Electron Beam Manufacturing - produksi berkas elektron), itu adalah teknologi pembentukan lapisan bahan baku logam di bawah pengaruh sinar elektron yang kuat, dengan bantuannya menciptakan struktur besar dan sangat besar. Jika Anda tidak bekerja di kompleks pertahanan Federasi Rusia atau AS, Anda tidak mungkin melihat teknologi ini hidup.

Beberapa teknologi baru dan baru muncul yang sejauh ini hanya digunakan oleh pencipta mereka disajikan di bawah ini - di bagian printer.

Logam bekas

Ti - Titanium

Titanium murni (Ti64 atau TiAl4V) adalah salah satu logam yang paling umum digunakan untuk pencetakan 3D, dan tentu saja salah satu yang paling serbaguna, karena tahan lama dan ringan. Ini digunakan baik dalam industri medis (dalam prosthetics pribadi), dan dalam industri dirgantara dan otomotif (untuk pembuatan bagian dan prototipe), dan di bidang lain. Satu-satunya tangkapan - ia memiliki reaktivitas tinggi, yang berarti - dapat dengan mudah meledak ketika dalam bentuk bubuk, dan harus digunakan untuk mencetak hanya di lingkungan gas inert argon.

SS - Stainless Steel

Stainless steel adalah salah satu logam yang paling terjangkau untuk pencetakan 3D. Pada saat yang sama, sangat tahan lama dan dapat digunakan dalam berbagai industri dan industri artistik. Jenis baja paduan ini, mengandung kobalt dan nikel, memiliki elastisitas dan kekuatan tarik yang tinggi. Pencetakan 3D dengan stainless steel digunakan terutama hanya di industri berat.

Inconel - Inconel

Inconel adalah superalloy modern. Ini diproduksi oleh Special Metals Corporation dan merupakan merek dagang yang dipatenkan. Ini terutama terdiri dari nikel dan kromium, dan memiliki ketahanan panas yang tinggi. Ini digunakan dalam industri minyak, kimia, dan luar angkasa (misalnya: untuk membuat nozel distribusi, “kotak hitam” di atas kapal).

Al - Aluminium

Karena sifatnya yang ringan dan fleksibel, aluminium adalah logam yang sangat populer untuk digunakan dalam pencetakan 3D. Biasanya digunakan dalam bentuk berbagai paduan, membentuk dasar mereka. Serbuk aluminium bersifat eksplosif dan digunakan dalam pencetakan di lingkungan gas inert argon.

CoCr - Cobalt Chrome

Paduan logam ini memiliki kekuatan spesifik yang sangat tinggi. Ini digunakan baik dalam kedokteran gigi - untuk pencetakan 3D mahkota gigi, jembatan dan protesa lengkung, dan di area lain.

Cu - Tembaga

Dengan pengecualian langka, tembaga dan paduannya - perunggu, kuningan - digunakan untuk casting menggunakan model yang dapat dibakar, dan bukan untuk pencetakan langsung dengan logam. Ini karena sifat mereka jauh dari ideal untuk digunakan dalam pencetakan 3D industri, mereka lebih sering digunakan dalam seni dan kerajinan. Dengan sukses besar, mereka ditambahkan ke filamen plastik - untuk pencetakan 3D pada printer 3D konvensional.

Fe - Besi

Besi dan besi magnet juga terutama digunakan sebagai aditif untuk filamen PLA. Dalam industri skala besar, besi murni jarang digunakan, tetapi kami menulis tentang baja di atas.

Au, Ag - Emas, perak dan logam mulia lainnya

Sebagian besar lapisan bubuk printer 3D dapat bekerja dengan logam mulia seperti emas, perak, dan platinum. Tugas utama ketika bekerja dengan mereka adalah untuk memverifikasi konsumsi optimal bahan yang mahal. Logam mulia digunakan dalam pencetakan 3D perhiasan dan produk medis, serta dalam pembuatan elektronik.

Printer logam 3D

# 1: Sciaky EBAM 300 - batang titanium

Untuk mencetak struktur logam yang sangat besar, Sciaky's EBAM adalah pilihan terbaik. Perangkat ini bisa dari berbagai ukuran, sesuai pesanan. Ini digunakan terutama di industri kedirgantaraan dan pertahanan Amerika Serikat.

Sebagai model produksi, Sciaky menjual EBAM 300. Ia memiliki ukuran ruang kerja dengan sisi-sisi 5791 x 1219 x 1219 mm.

Perusahaan tersebut mengklaim EBAM 300 adalah salah satu printer 3D industri tercepat yang tersedia secara komersial. Elemen struktural pesawat terbang, yang produksinya, menurut teknologi tradisional, dapat memakan waktu hingga enam bulan, sekarang dicetak dalam waktu 48 jam.

Teknologi unik Sciaky menggunakan senapan sinar katoda daya tinggi untuk melebur filamen titanium setebal 3 mm, dengan laju pengendapan standar sekitar 3-9 kg / jam.

# 2: Fabrisonic UAM - Ultrasound

Metode pencetakan 3D lainnya untuk komponen logam besar adalah Teknologi Manufaktur Aditif Ultrasound (UAM - Teknologi Manufaktur Aditif Ultrasonik) dari Fabrisonic. Gagasan Fabrisonic adalah mesin CNC tiga sumbu dengan kepala las tambahan. Lapisan logam pertama kali dipotong dan kemudian dilas bersama-sama menggunakan USG. Printer 3D Fabrisonic terbesar adalah "7200", dengan volume build 2 x 2 x 1,5 m.

# 3: Laser XLine 1000 - bubuk logam

Salah satu printer 3D pencetakan bubuk logam terbesar di pasaran telah lama menjadi XLine 1000 dari Concept Laser. Ini memiliki area perakitan 630 x 400 x 500 mm, dan memakan ruang sebagai rumah kecil.

Perusahaan Jerman, yang merupakan salah satu pemasok printer 3D untuk perusahaan luar angkasa raksasa seperti Airbus, baru-baru ini memperkenalkan printer baru, XLine 2000.

2000 memiliki dua laser dan volume build yang bahkan lebih besar, 800 x 400 x 500 mm. Mesin ini, yang menggunakan teknologi LaserCUSING yang dipatenkan (sejenis peleburan laser selektif), dapat membuat objek dari paduan baja, aluminium, nikel, titanium, logam mulia dan dari beberapa bahan murni (titanium dan baja.)

Semua pemain utama di pasar pencetakan logam 3D memiliki mesin seperti: EOS, SLM, Renishaw, Realizer dan Sistem 3D, serta Shining 3D, perusahaan yang berkembang pesat dari Cina.

# 4: M Line Factory - pabrik 3D modular

Perpindahan: 398,78 x 398,78 x 424,18 mm
Dari 1 hingga 4 laser, masing-masing 400 - 1000 W daya.

Konsep M Line Factory didasarkan pada prinsip-prinsip otomatisasi dan interaksi.

M Line Factory, dari Laser Konsep yang sama, dan bekerja pada teknologi yang sama, tidak fokus pada ukuran ruang kerja, tetapi pada kenyamanan produksi - itu adalah alat arsitektur modular yang membagi produksi menjadi proses terpisah sehingga proses ini dapat terjadi secara bersamaan, dan tidak berurutan.

Arsitektur baru ini terdiri dari 2 node mesin independen:

M Line Factory PRD (Unit Produksi - Unit Produksi) Unit

Produksi terdiri dari 3 jenis modul: modul pengeluaran, modul pencetakan dan modul kelebihan (baki untuk produk jadi). Semuanya dapat diaktifkan secara individual dan tidak membentuk satu unit peralatan yang berkelanjutan. Modul-modul ini diangkut melalui sistem terowongan di dalam mesin. Misalnya, ketika bubuk baru disediakan, modul penyimpanan bubuk kosong dapat secara otomatis diganti dengan yang baru tanpa mengganggu proses pencetakan. Bagian yang sudah jadi dapat dipindahkan ke luar mesin dan segera secara otomatis diganti dengan tugas-tugas berikut.

M Line Factory PCG (Unit Pemrosesan)

Ini adalah unit pemrosesan data independen yang memiliki stasiun penyaringan dan persiapan bubuk terintegrasi. Pembongkaran, persiapan untuk pekerjaan cetak berikutnya dan penyaringan berlangsung dalam sistem tertutup, tanpa campur tangan operator.

# 5: ORLAS CREATOR - printer 3D siap digunakan

Pembuat ORLAS CREATOR memposisikan printer 3D ini sebagai yang paling terjangkau, mudah digunakan dan siap digunakan, tidak memerlukan instalasi komponen tambahan dan program pihak ketiga, yang mampu mencetak langsung dari file CAD / CAM lengkap dari desain mereka sendiri.

Semua komponen yang diperlukan dipasang dalam wadah yang relatif kompak, yang membutuhkan ruang 90x90x200 cm, tidak memakan banyak ruang, meskipun terlihat mengesankan, dan beratnya 350 kg.

Seperti dapat dipahami dari tabel yang diberikan oleh pabrikan, serbuk logam disinter oleh sistem laser yang berputar, dengan lapisan setebal 20-100 mikron dan dengan ukuran "piksel" hanya 40 mikron, dalam suasana nitrogen atau argon. Anda dapat menghubungkannya ke jaringan listrik rumah tangga biasa jika kabel Anda dapat menahan beban 10 ampere. Namun, yang tidak melebihi persyaratan mesin cuci rata-rata.

Daya laser - 250 watt. Area kerja adalah silinder dengan diameter 100 mm dan tinggi 110.

# 6: FormUp 350 - Metode Bagian Mesin Bubuk (PMPM)

Metode Bagian Mesin Bubuk (PMPM) FormUp 350 dibuat oleh AddUp, sebuah proyek bersama antara Fives dan Michelin. Ini adalah mesin cetak logam 3D terbaru, pertama kali diperkenalkan pada November di Formnext2016.

Prinsip pengoperasian printer 3D ini sama dengan prinsip rekan-rekan yang disebutkan di atas, tetapi fitur utamanya berbeda karena terdiri dari pencantumannya dalam PMPM.

Printer dirancang khusus untuk penggunaan industri, dalam mode 24/7, dan dirancang khusus untuk kecepatan kerja ini. Sistem PMPM mencakup kontrol kualitas semua komponen dan bahan, pada semua tahap produksi dan distribusi mereka, yang harus menjamin indikator kinerja tinggi secara konsisten, yang Michelin memiliki pengalaman luas selama bertahun-tahun.

# 7: XJET - NanoParticle Jetting - pencetakan inkjet logam

Teknologi injeksi nanopartikel melibatkan penggunaan katrid bersegel khusus dengan solusi di mana suspensi nanopartikel logam berada.
Partikelnano disimpan dan membentuk bahan dari produk yang dicetak.

Mengingat fitur teknologi yang diklaim (penggunaan partikel logam ukuran nano), mudah untuk percaya pencipta perangkat ketika mereka mengklaim akurasi dan resolusi cetak yang belum pernah terjadi sebelumnya.

# 8: VADER Mk1 - MagnetoJet - pencetakan inkjet logam

Teknologi MagnetoJet Zack Vader didasarkan pada studi tentang hidrodinamika magnetik, dan lebih khusus lagi, kemampuan untuk mengendalikan logam cair menggunakan medan magnet. Inti dari pengembangan ini adalah setetes ukuran yang dikontrol ketat dibentuk dari aluminium cair, dan tetesan ini dicetak.

Ukuran tetesan tersebut adalah 200 hingga 500 mikron, pencetakan terjadi pada kecepatan 1000 tetes per detik. Area kerja printer: 300 mm x 300 mm x 300 mm.

Bahan kerja: Aluminium dan paduannya (4043, 6061, 7075). Dan, meskipun hanya aluminium, printer ini 2 kali lebih cepat dari yang bubuk dan hingga 10 kali lebih murah.

Pada 2018, rilis Mk2 direncanakan, itu akan dilengkapi dengan 10 printhead, yang akan memberikan peningkatan kecepatan cetak 30 kali.

# 9: LOGAM X - ADAM - difusi atom

Markforged memperkenalkan teknologi pencetakan logam 3D baru - ADAM, dan printer 3D menggunakan teknologi ini - Logam X.

ADAM (Atomic Diffusion Additive Manufacturing) - teknologi difusi atom. Pencetakan dilakukan dengan bubuk logam, di mana partikel logam dilapisi dengan pengikat sintetis, yang dihapus setelah pencetakan, memungkinkan logam untuk bergabung menjadi satu kesatuan.

Keuntungan utama dari teknologi ini adalah tidak adanya kebutuhan untuk menggunakan suhu ultra-tinggi secara langsung dalam proses pencetakan, yang berarti bahwa tidak ada batasan pada refraktilitas bahan yang digunakan untuk pencetakan. Secara teoritis, printer dapat membuat model 3D dari baja perkakas berat - sekarang sudah dicetak dengan stainless steel, dan dalam pengembangannya titanium, baja Inconel dan D2 dan A2.

Teknologi ini memungkinkan Anda membuat komponen dengan struktur internal yang kompleks, seperti di sarang madu atau di jaringan tulang berpori, yang sulit dengan teknologi pencetakan 3D lainnya, bahkan untuk DMLS.

Ukuran produk: hingga 250mm x 220mm x 200mm. Tinggi lapisan - 50 mikron.

Tampilan itu, segera mungkin untuk mencetak pisau berkualitas tinggi - dari awal, dalam beberapa jam, memberikannya desain yang paling rumit.

Ingin lebih banyak berita menarik dari dunia teknologi 3D?

Berlangganan kami di sosial. jaringan:

Pencetakan 3D dengan logam - teknologi dan printer