Математическая постоянная. Красота чисел

3D печать из алюминия проиходит путем спекания алюминиевого порошка вместе с лазером для производства металлических деталей, которые одинаково хороши, как обработанные модели.

3D-печатный алюминий не похож на традиционный блестящий измельченный алюминий. Вместо этого он имеет матовый серый отдел с слегка более грубой и менее определенной поверхностью. Тонкий блеск, который вы заметите, вызван наличием кремния в сплаве.

Типичное иcпользование

Цены на печать алюминием

• Объем модели : объем вашей модели используется для расчета стоимости материала (мм³)
• Масса модели : объем масса модели (г)
• Ориентация . То, как ваша модель позиционируется на платформе печати, повлияет на создание поддержки и, следовательно, на цену.

Уровень сложности печати настолько высок, что наши специалисты смогут сообщить точную цену, только после получения макета детали или габаритов.

Технология печати алюминием

Металлическая 3D-печать - также известная как Direct Metal Laser Sintering (DMLS) и Select Laser Plting (SLM) - это лазерная технология, использующая порошковые металлы.

Подобно лазерному спеканию, мощный лазер селективно связывает частицы на порошковом слое, в то время как машина распределяет ровные слои металлического порошка. Структуры поддержки автоматически генерируются и создаются одновременно в одном материале и впоследствии удаляются вручную.

После завершения, часть подвергается термообработке.

Дополнительная информация

Можно создавать непрямоугольные, органично сформированные объекты, которые не могут быть получены каким-либо другим процессом.

Поскольку опоры необходимо удалить вручную, некоторые доказательства удаленных структур поддержки могут остаться на вашей модели.

Любые «нависающие» структуры (например, нижняя сторона таблицы) или углы меньше 35 ° будут иметь тенденцию быть менее привлекательными с этим процессом.

Идеальная форма для этого процесса - это сетка. Легко спроектировать и обеспечить наилучшие результаты

– относительно новая технология в производстве металлических изделий повышенной прочности. Используя сплавы алюминия, можно создавать практически любые изделия – от домашнего декора и сувениров до деталей производственного оборудования или даже самолетов.

Компания SPRINT3D уже сейчас применяет технологии 3D печати алюминием для своих клиентов. Мы используем новейшее оборудование – Renishaw AM400 (SLM), позволяющий выращивать изделия практически любой сложности на основе металлических порошков.

Предлагаем вам подробнее узнать о 3D печати алюминием, ее возможностях и преимуществах.

Почему трехмерная печать алюминием – это новый шаг в производстве

Первое и главное – это используемые материалы. Применяется не просто порошковый алюминий. Сам по себе материал достаточно податливый. Но при смешивании наночастиц с сырьем происходит кристаллизация, сильно повышающая прочность готовых изделий и препятствующая образованию трещин при их затвердевании.

Впервые технология была успешно применена именно в сегменте авиакосмической промышленности. Широким массам она была практически недоступна. Коммерческий/промышленный 3Д принтер для печати из алюминия – новое явление. Но уже сегодня он решает самые сложные задачи:

• Позволяет выполнять мелкосерийное производство металлических изделий. Основное преимущество – высокая геометрическая точность, которая ранее была недоступна.
• Подходит для мелкосерийного производства и печати опытных образцов. Например, для проверки эргономики изделия и проведения необходимых проверок.
• Это оптимальный вариант для изготовления оснастки. Сложность, размеры, геометрия – все индивидуально.

Мы используем наиболее подходящий производственный материал – сплав на основе алюминия AlSi10Mg-0403. В его составе алюминий, легированный кремнием (не более 10%), магний, прочие компоненты в небольшом количестве. Благодаря кремнию сплав становится гораздо прочнее, чем чистый алюминий. Кроме того, на поверхности напечатанных изделий формируется оксидный слой, обладающий повышенной коррозийной стойкостью. Ее даже можно усилить, используя технологию химического анодирования.

4 ключевых преимущества 3D печати алюминием

Достоинств гораздо больше, но мы сконцентрируемся на главных:

1. Увеличенная гибкость в проектировании и производстве. Например, технология позволяет создавать сложные внутренние каналы, сетчатые структуры и бионические элементы. Ранее подобное требовало серьезной работы специалистов и внедрения дорогостоящих технологий в производство.
2. Короткие сроки проектирования и производства. гораздо проще и быстрее, чем создание аналогичных изделий другими методами. В первую очередь благодаря максимальной автоматизации процесса.
3. Уменьшенная масса готовых изделий. Аналогичные заготовки, выполненные по другим технологиям, весят больше. Это ставит некоторые ограничения в плане эксплуатации и внедрения их в различные агрегаты, инструменты и механизмы.
4. Сниженные финансовые издержки на производстве. При том же бюджете и объеме материала есть возможность изготовить численно большую партию изделий и в целом сократить расходы минимум на несколько процентов.

Существующие математические модели, которые использовались для трехмерной печати на другом оборудовании, можно быстро и недорого оптимизировать для 3D печати алюминием на новом оборудовании. На всех этапах производства обеспечивается контроль изделий. Для этого мы используем компьютерную томографию. Это позволяет исключить даже малейшие дефекты.

Наш 3Д принтер для печати из алюминия AM400

AM400 – это универсальный принтер, позволяющий работать не только с упомянутым AlSi10Mg-0403, но и другими металлическими порошками. Но мы используем его преимущественно именно в связке с алюминиевыми порошковыми материалами. Одно из ключевых достоинств данного принтера – возможность быстрой перестройки системы печати между разными типами металла. Это сокращает время на производство и позволяет на одной машине работать с отличающимися материалами.

Основные параметры модели:

• Рабочая площадь: 25 см × 25 см x 30 см.
• Процесс сплавления и получения 3D-объекта проходит в аргоновой среде.
• Уровень использования аргона – минимум на 60% ниже, нежели в аналогах.

Принтер уже нашел широкое применение в аэрокосмическом производстве. Причина – возможность снизить массу изделия, сохранив все его параметры и показатели прочности. AM400 позволяет создавать особенно сложные детали. К примеру, со сложными внутренними контурами охлаждения. Ранее подобное было невозможно в силу использования устаревших методов литья металлами. Они не позволяли создавать модели высокой сложности.

3Д принтер для печати из алюминия AM400 оптимально подходит для производства небольших партий изделий. Но при необходимости может быть использован и для серийного производства.

Технология Selective Laser Melting и ее возможности

Друзья, небольшое вступление!
Перед прочтением новости, позвольте пригласить вас в крупнейшее сообщество владельцев 3D-принтеров. Да, да, оно уже существует, на страницах нашего проекта!

В то время как бытовая трехмерная печать стала достаточно простой и недорогой для домашнего применения, а ассортимент расходных материалов увеличивается не по дням, а по часам, остается одно направление, так и не достигнувшее своего полного потенциала. Речь пойдет о 3D-печати металлом.

Собственно, металлическими печатными изделиями уже никого не удивить. Энтузиасты и профессионалы осведомлены о возможностях таких технологий, как выборочное лазерное спекание или электронно-лучевая плавка. Эти методы позволяют создавать трехмерные металлические модели, практически неотличимые от литых или штампованных деталей, но зачастую превосходящие свои традиционные аналоги по легкости и ценовой доступности, хотя несколько уступающие по прочности.

К сожалению, вышеназванные технологии требуют создания сложных, дорогостоящих устройств с немалыми габаритами. Хуже того, расходные материалы дефицитны и зачастую весьма дороги, ведь методы спекания и плавки требуют использования порошкообразных материалов, производимых в достаточно небольших объемах.

Каковы же перспективы 3D-печати металлом с помощью ставших привычными экструзионных принтеров?

Начнем с того, что именно экструзионные принтеры, то есть устройства печатающие методом послойного наплавления (FDM), и стали первыми 3D-принтерами по металлу. Существующая технология позволяет использовать смешанный материал из металлических частиц и связующего вещества. Готовая модель может иметь вид металлического изделия, но не будет обладать соответствующими механическими характеристиками. Как вариант, возможен обжиг готовой модели для спекания металлических частиц или, что более характерно, для выплавки связующего материала с одновременной пропиткой относительно легкоплавким металлом или сплавом - например, бронзой. Естественно, готовое изделие не будет отличаться прочностью литых аналогов, да и сам процесс требует использования специальных гончарных печей, что ведет к удорожанию технологии.

Пример металлической модели,
созданной методом экструзионной печати с последующим обжигом

В целом, данный метод хорошо подходит для создания моделей, не предназначенных для высоких механических нагрузок и не требующих высокой износоустойчивости - например, ювелирных изделий. Спрос на подобные 3D-принтеры для печати металлом достаточно велик: в настоящее время разрабатываются несколько перспективных устройств для печати металлической глиной, включая Mini Metal и Newton 3D. Настоящим прорывом стала бы возможность 3D-печати готовых металлических изделий с использованием исключительно технологии FDM. Однако возможности существующих экструзионных устройств достаточно ограничены.

Проблемы носят конструктивный характер. Начнем с того, что температура экструдера редко превышает 300°С, а сами экструдеры зачастую изготовляются из алюминия с температурой плавления около 650°С. Само собой, это исключает возможность печати сталью, титаном или любыми другими тугоплавкими металлами и сплавами. С другой стороны, экструдеры в свою очередь могут быть выполнены из тугоплавких материалов с целью повышения рабочего температурного диапазона. Среди энтузиастов рассматривается даже возможность керамических печатных головок.

Второй проблемой является фоновая температура. Хотя, в целом, повышенная температура в рабочей камере приветствуется, тепловое излучение вблизи экструдера при попытке печати тугоплавкими металлами может быть достаточно высоким для повреждения пластиковых деталей и проводки в конструкции самого принтера.

Третьей проблемой является обеспечение достаточно быстрого нагревания расходного материала для своевременной экструзии.

И наконец, использование металла в качестве расходного материала может привести к плотному засорению экструдера. Если очистка печатающей головки от застывшего пластика является головной болью, то очистка от застывшего алюминия или стали может стать делом неподъемным.

До сих пор попытки печати однородным металлом или сплавами ограничивались легкоплавкими материалами, такими как припой или чистое олово. Результаты сложно назвать удачными. Даже такие легкоплавкие материалы быстро засоряли сопло, а также вызывали повышенный износ: по словам испытателей, диаметр алюминиевого сопла увеличивался с 1мм до 2мм после прохождения 500 грамм припоя, использовавшегося в ходе эксперимента. Тем не менее, определенный прогресс при минимальных затратах налицо.

Иллюстрация любительского эксперимента по экструзионной печати оловом

Не так давно на выставке Maker Faire в Нью-Йорке была представлена разработка под названием Vader. Как уверяют разработчики, Скотт и Зак Вэйдеры, их устройство способно осуществлять экструзивную печать алюминием. Настораживает лишь один простой факт - разработчики не предоставили ни единого образца напечатанных моделей, а впоследствии признали, что устройство еще не имеет подходящего экструдера. При этом конструкторы делают смелые заявления: максимальное разрешение будет составлять 50 микрон, а купить 3D-принтер по металлу можно будет «всего лишь» за $10000. Что же, поживем-увидим.

Принтер «для печати металлом» есть. Экструдера нет.
Как оказывается, все не так просто

Тем не менее, разработка методов печати металлами продолжается в промышленных масштабах. Разработчики из Университета Техаса в Эль-Пасо получили необходимое финансирование, более $2млн, для постройки первой в мире производственной 3D-печатной линии замкнутого цикла. Целью проекта является создание устройства, способного создавать высокотехнологичные устройства, включая беспилотные летательные аппараты. Одной из особенностей системы будет возможность автоматической механизированной установки готовых электронных компонентов и изготовления электрической проводки.

Hybrid Fab - прототип 3D-печатной производственной линии

Само собой, печать проводки подразумевает 3D-печать металлом, да еще и в комбинации с пластиком и керамикой. Даже самые совершенные промышленные системы лазерного спекания не способны к производству разнородных объектов ввиду особенностей технологии. Можно печатать металлом, можно печатать пластиком, но не одновременно. В настоящее время НАСА ведет работу над технологией EBFȝ, сочетающей элементы электронно-лучевой плавки и экструзионной печати, что может позволить практичную печать композитных конструкций, но эта технология обещает остаться недоступной для обывателя за счет высокой сложности и стоимости. С другой стороны, если разработчики из Университета Техаса в Эль-Пасо добьются положительных результатов, то в мире трехмерной печати может произойти настоящая революция: комбинированная печать пластиком и металлом может привести к появлению доступных принтеров, способных печатать электронные компоненты.

В основе разрабатываемой технологии лежит новая система подачи расходного материала, оптимизированная для использования металлов. Экструдер оснащен специальным нагревающим элементом большой длины, позволяющим расплавлять металл до подачи на сопло, а термоизоляция позволяет избежать урона конструкции устройства. И хотя печать сталью или титаном, скорее всего, останется вне возможностей данной технологии, стабильная печать медью или алюминием уже можно будет считать прорывом. В принципе, даже если новая методика печати металлом не оправдает себя, то проект все равно имеет шансы на успех, ведь основной целью является создание производственного комплекса, заведомо использующего некоторые готовые компоненты. Тем не менее, хотелось бы надеяться на полный успех разработки, включая печать по металлу.

Надежды высоки, так как разработчики уже предоставили конкретные образцы своих трудов. Продемонстрированные результаты еще очень далеки от разрешения, необходимого для печати микросхем, но начало положено. В случае успеха технологии будет, по крайней мере, возможно производство электромеханических компонентов - таких, как пошаговые электромоторы, используемые для привода экструдеров, рабочих платформ и вентиляторов. В этом случае станет возможным создание полноценных RepRap устройств - самовоспроизводящихся 3D-принтеров. Что примечательно, основным партнером ученых в разработке экспериментальной производственной линии является компания Stratasys - один из пионеров и текущих лидеров рынка трехмерной печати. Интересным моментом стал тот факт, что Stratasys не стала вкладываться в развитие или приобретение технологий лазерного или электронно-лучевого спекания. Вполне возможно, что Stratasys считает разработку 3D-принтеров для печати металлом на основе FDM более перспективными.

Параллельно разработкам по 3D-печати методом FDM развивается открытый проект по адаптированию технологии электронно-лучевой плавки для бытового использования, получивший название MetalicaRap. Пока же, бытовая и полупрофессиональная 3D-печать металлом останется ограниченной созданием композитных материалов на основе металлической крошки с возможностью дополнительной термической обработки для создания цельнометаллических моделей. И хотя по своей прочности такие изделия уступают литым, в арсенале энтузиастов остается приятная возможность, недоступная для дорогостоящих промышленных устройств - возможность печати разноцветных моделей на основе металлов, ведь цвет полимерных наполнителей легко изменить.