Kinabukasan sa pulbos

Ang kumpanyang Swedish na VBN Components ay gumagawa ng mga produktong bakal gamit ang mga additive na teknolohiya gamit ang pulbos na may mga additives, pangunahin ang mga tool tulad ng mga drill at milling cutter. Tinatanggal ng 3D printing technology ang pangangailangan para sa forging at machining, binabawasan ang pagkonsumo ng hilaw na materyal, at nagbibigay sa mga end user ng mas malawak na pagpipilian ng mga de-kalidad na materyales.

Kasama sa alok ng mga bahagi ng VBN ang hal. Vibenite 290na, ayon sa kumpanyang Swedish, ay ang pinakamatigas na bakal sa mundo (72 HRC). Ang proseso ng paglikha ng Vibenite 290 ay upang unti-unting taasan ang tigas ng mga materyales hanggang sa. Sa sandaling ang mga nais na bahagi ay nai-print mula sa hilaw na materyal na ito, walang karagdagang pagproseso maliban sa paggiling o EDM ang kinakailangan. Walang kinakailangang pagputol, paggiling o pagbabarena. Kaya, ang kumpanya ay lumilikha ng mga bahagi na may sukat hanggang sa 200 x 200 x 380 mm, ang geometry na hindi maaaring gawin gamit ang iba pang mga teknolohiya sa pagmamanupaktura.

Ang bakal ay hindi palaging kailangan. Ang isang pangkat ng pananaliksik mula sa HRL Laboratories ay bumuo ng isang 3D printing solution. aluminyo haluang metal na may mataas na lakas. Ito ay tinatawag na nanofunctional na pamamaraan. Sa madaling salita, ang bagong pamamaraan ay binubuo sa paglalapat ng mga espesyal na nanofunctional powder sa isang 3D printer, na pagkatapos ay "sintered" sa isang laser thin layer, na humahantong sa paglago ng isang three-dimensional na bagay. Sa panahon ng pagtunaw at solidification, ang mga nagresultang istruktura ay hindi nawasak at nagpapanatili ng kanilang buong lakas dahil sa mga nanoparticle na kumikilos bilang mga sentro ng nucleation para sa nilalayong microstructure ng haluang metal.

Ang mga high-strength na haluang metal tulad ng aluminyo ay malawakang ginagamit sa mabibigat na industriya, teknolohiya ng abyasyon (hal. fuselage) at mga piyesa ng sasakyan. Ang bagong teknolohiya ng nanofunctionalization ay nagbibigay sa kanila hindi lamang ng mataas na lakas, kundi pati na rin ng iba't ibang mga hugis at sukat.

Pagdaragdag sa halip na pagbabawas

Sa tradisyunal na pamamaraan ng paggawa ng metal, ang mga basurang materyal ay inalis sa pamamagitan ng machining. Ang proseso ng additive ay gumagana nang baligtad - binubuo ito ng paglalapat at pagdaragdag ng sunud-sunod na mga layer ng isang maliit na halaga ng materyal, na lumilikha ng mga XNUMXD na bahagi ng halos anumang hugis batay sa isang digital na modelo.

Bagama't malawak nang ginagamit ang diskarteng ito para sa parehong prototyping at pag-cast ng modelo, ang paggamit nito nang direkta sa paggawa ng mga kalakal o device na inilaan para sa merkado ay naging mahirap dahil sa mababang kahusayan at hindi kasiya-siyang mga katangian ng materyal. Gayunpaman, ang sitwasyong ito ay unti-unting nagbabago salamat sa gawain ng mga mananaliksik sa maraming mga sentro sa buong mundo.

Sa pamamagitan ng maingat na eksperimento, ang dalawang pangunahing teknolohiya ng XNUMXD printing ay napabuti: laser deposition ng metal (LMD) i pumipili ng laser melting (ULM). Ginagawang posible ng teknolohiyang laser na tumpak na lumikha ng mga magagandang detalye at makakuha ng magandang kalidad sa ibabaw, na hindi posible sa 50D electron beam printing (EBM). Sa SLM, ang punto ng laser beam ay nakadirekta sa pulbos ng materyal, lokal na hinang ito ayon sa isang ibinigay na pattern na may katumpakan na 250 hanggang 3 microns. Sa turn, ang LMD ay gumagamit ng isang laser upang iproseso ang pulbos upang lumikha ng mga self-supporting XNUMXD na istruktura.

Ang mga pamamaraan na ito ay napatunayang napaka-promising para sa paglikha ng mga bahagi ng sasakyang panghimpapawid. at, sa partikular, ang laser deposition ng metal ay nagpapalawak ng mga posibilidad sa disenyo para sa mga bahagi ng aerospace. Maaari silang gawin mula sa mga materyales na may mga kumplikadong panloob na istruktura at mga gradient na hindi posible sa nakaraan. Bilang karagdagan, ang parehong mga teknolohiya ng laser ay ginagawang posible upang lumikha ng mga produkto ng kumplikadong geometry at makakuha ng pinalawig na pag-andar ng mga produkto mula sa isang malawak na hanay ng mga haluang metal.

Noong Setyembre, inanunsyo ng Airbus na nilagyan nito ang produksyon nitong A350 XWB ng additive printing. bracket ng titan, ginawa ng Arconic. Hindi ito ang katapusan, dahil ang kontrata ng Arconic sa Airbus ay nagbibigay ng 3D printing mula sa titanium-nickel powder. mga bahagi ng katawan i sistema ng propulsyon. Gayunpaman, dapat tandaan na ang Arconic ay hindi gumagamit ng laser technology, ngunit ang sarili nitong pinabuting bersyon ng EBM electronic arc.

Ang isa sa mga milestone sa pagbuo ng mga additive na teknolohiya sa metalworking ay malamang na ang unang prototype na ipinakita sa punong-tanggapan ng Dutch Damen Shipyards Group sa taglagas ng 2017. propeller ng barko metal na haluang metal na pinangalanan VAAMpeller. Pagkatapos ng naaangkop na mga pagsubok, karamihan sa mga ito ay naganap na, ang modelo ay may pagkakataon na maaprubahan para magamit sa mga barko.

Dahil ang hinaharap ng teknolohiya sa paggawa ng metal ay nakasalalay sa mga hindi kinakalawang na asero na pulbos o mga bahagi ng haluang metal, sulit na kilalanin ang mga pangunahing manlalaro sa merkado na ito. Ayon sa "Additive Manufacturing Metal Powder Market Report" na inilathala noong Nobyembre 2017, ang pinakamahalagang tagagawa ng 3D printing metal powders ay: GKN, Hitachi Chemical, Rio Tinto, ATI Powder Metals, Praxair, Arconic, Sandvik AB, Renishaw, Höganäs AB , Metaldyne Performance Group, BÖHLER Edelstahl, Carpenter Technology Corporation, Aubert & Duval.

Propeller print WAAMpeller

phase ng likido

Ang pinaka-kilalang mga teknolohiya ng metal additive ay kasalukuyang umaasa sa paggamit ng mga pulbos (ito ay kung paano nilikha ang nabanggit na vibenite) "sintered" at laser-fused sa mataas na temperatura na kinakailangan para sa panimulang materyal. Gayunpaman, ang mga bagong konsepto ay umuusbong. Ang mga mananaliksik mula sa Cryobiomedical Engineering Laboratory ng Chinese Academy of Sciences sa Beijing ay nakabuo ng isang pamamaraan 3D printing na may "ink", na binubuo ng isang metal na haluang metal na may punto ng pagkatunaw na bahagyang mas mataas sa temperatura ng silid. Sa isang pag-aaral na inilathala sa journal Science China Technological Sciences, ang mga mananaliksik na sina Liu Jing at Wang Lei ay nagpapakita ng isang pamamaraan para sa liquid-phase printing ng gallium, bismuth, o indium-based na mga haluang metal na may pagdaragdag ng mga nanoparticle.

Kung ikukumpara sa mga tradisyunal na pamamaraan ng prototyping ng metal, ang liquid-phase 3D printing ay may ilang mahahalagang pakinabang. Una, ang isang medyo mataas na rate ng katha ng mga three-dimensional na istruktura ay maaaring makamit. Bilang karagdagan, dito maaari mong mas flexible na ayusin ang temperatura at daloy ng coolant. Bilang karagdagan, ang likidong conductive metal ay maaaring gamitin kasama ng mga non-metallic na materyales (tulad ng mga plastik), na nagpapalawak ng mga posibilidad sa disenyo para sa mga kumplikadong bahagi.

Ang mga siyentipiko sa American Northwestern University ay nakabuo din ng isang bagong metal na 3D printing technique na mas mura at hindi gaanong kumplikado kaysa dati. Sa halip na metal powder, laser o electron beam, ginagamit nito maginoo oven i likidong materyal. Bilang karagdagan, ang pamamaraan ay mahusay na gumagana para sa iba't ibang uri ng mga metal, haluang metal, compound, at oxide. Ito ay katulad ng nozzle seal na alam natin sa mga plastik. Ang "ink" ay binubuo ng isang metal na pulbos na natunaw sa isang espesyal na sangkap na may pagdaragdag ng isang elastomer. Sa oras ng aplikasyon, ito ay nasa temperatura ng silid. Pagkatapos nito, ang layer ng materyal na inilapat mula sa nozzle ay sintered sa nakaraang mga layer sa isang mataas na temperatura na nilikha sa pugon. Ang pamamaraan ay inilarawan sa espesyal na journal na Advanced Functional Materials.

Chinese Liquid Metal Phase Printing Method

Noong 2016, ipinakilala ng mga mananaliksik ng Harvard ang isa pang paraan na maaaring lumikha ng mga XNUMXD na istrukturang metal. nakalimbag "sa hangin". Ang Harvard University ay lumikha ng isang 3D printer na, hindi katulad ng iba, ay hindi gumagawa ng mga bagay na patong-patong, ngunit lumilikha ng mga kumplikadong istruktura "sa hangin" - mula sa agad na pagyeyelo ng metal. Ang device, na binuo sa John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, ay nagpi-print ng mga bagay gamit ang silver nanoparticle. Ang nakatutok na laser ay nagpapainit sa materyal at nagsasama nito, na lumilikha ng iba't ibang mga istraktura tulad ng isang helix.

Ang pangangailangan sa merkado para sa mataas na katumpakan na 3D na naka-print na mga produkto ng consumer tulad ng mga medikal na implant at mga bahagi ng makina ng sasakyang panghimpapawid ay mabilis na lumalaki. At dahil ang data ng produkto ay maaaring ibahagi sa iba, ang mga kumpanya sa buong mundo, kung mayroon silang access sa metal powder at ang tamang 3D printer, ay maaaring magtrabaho upang mabawasan ang mga gastos sa logistik at imbentaryo. Tulad ng alam mo, ang inilarawan na mga teknolohiya ay lubos na nagpapadali sa paggawa ng mga bahagi ng metal ng kumplikadong geometry, nangunguna sa mga tradisyonal na teknolohiya ng produksyon. Ang pagbuo ng mga espesyal na application ay malamang na humantong sa mas mababang mga presyo at pagiging bukas sa paggamit ng 3D printing sa mga maginoo na application pati na rin.

Ang pinakamahirap na Swedish na bakal - para sa 3D printing:

Ang pinakamatigas na bakal sa mundo - ginawa sa Uppsala, Sweden

Aluminum film para sa pag-print: 

Pambihirang tagumpay sa metalurhiya: 3D printing ng high-strength aluminum