3D печать металлических изделий

3D-печать изделий из металлов – заманчивая технология, которая может произвести революцию в сфере металлообработки. С появления технологии трехмерной печати предпринимались попытки разработки подобных устройств, однако пока они сталкиваются с различными проблемами в реализации.

3D печать фигурокОсновная сфера использования — изготовление прототипов, макетов, сувениров и ювелирных украшений
 

Многие трудности возникают из-за того, что прочные металлы имеют высокую температуру плавления. Это требует применения материалов для создания элементов принтера, еще более устойчивых к высоким температурам. При этом к таким температурам должны быть устойчивы не только детали устройства, но и смазочные материалы, электропроводка, изоляция и т. д. Предлагается несколько решений этой проблемы. Наиболее популярным является использованием порошковых металлов. Также вариантом выступает применение легкоплавких металлов, однако они не обладают высокой прочностью.

Также существует проблема с точностью и качеством поверхности полученных изделий. Большинство имеющихся технологий позволяют изготавливать изделия с весьма грубой поверхностью, которая требует доработки. Эта проблема присуща всей порошковой металлургии.

Существующие технологии 3D-печати металлов

Сейчас используются такие способы трехмерной печати металлических деталей:

  1. Струйная печать. Производство деталей ведется в две стадии. На первой создается модель при помощи клея и металлического порошка. Он имеет много пор, поэтому её прочность очень низкая. На второй производится заполнение пор металлом в печи. Таким способом могут создаваться изделия из двух разных сплавов: исходного порошка и пропитывающего металла.
  2. Ламинирование. Изготовление ведется из тонких слоев металла, таких как фольга, которые последовательно склеиваются. Обрезка контуров ведется механическим инструментом или лазером.
  3. Послойное наплавление. Материалом выступает либо легкоплавкие металлы, либо смесь металла с пластиком, где пластик выступает как связующий элемент.
  4. Спекание металлических порошков. Одна из наиболее эффективных технологий. В порошок, помимо металла, входит связующее органическое вещество. В камеру тонким слоем насыпается порошок, и он направленно спекается лазером или электрическим импульсом. Эта процедура повторяется многократно, до получения нужных размеров. При этом в процессе работы неиспользованный порошок не удаляется, он служит опорой для следующих слоев. Затем деталь извлекается, очищается от избытков порошка и отправляется в печь, где связующее органическое вещество выгорает, и остается металлическая деталь. Это приводит к небольшой осадке – около 5%. Полученная деталь обладает хорошей прочностью, хотя и уступает литым аналогам. Существует разновидность этой технологии, заключающаяся в полноценной плавке металлического порошка лазером. Она требует значительно больше энергии, но полученные изделия близки по своим качествам к литой продукции.
  5. Лазерное построение. Является больше технологией ремонта, чем производства. Она заключается в напылении порошка на поврежденные элементы, который расплавляется лазером. Эта технология достаточно сложна, поэтому она используется только в промышленности.

В настоящее время технология трехмерной печати металлических изделий далека от идеала. Полученные изделия не обладают ни качественной поверхностью, ни высокой прочностью. Тем не менее, она позволяет создавать детали крайне сложной формы, которые затруднительно выполнить другими способами или вообще невозможно. Основная сфера использования на текущий момент – изготовление прототипов, макетов, сувениров и ювелирных украшений. Однако эта технология развивается очень быстро, и в ближайшем будущем ситуация может значительно измениться.

Статья носит ознакомительный характер.
Не забывайте консультироваться со специалистами.