3D принтер по металлу видео: Петербургская компания «ЛАР Технологии» выпустила доступный 3D-принтер по металлу (+ видео)

alexxlab | 08.03.2023 | 0 | Разное

Содержание

3D принтер по металлу – как это работает?

Аппарат для стереолитографии SLA-250

Объемная печать начала развиваться в середине XX века. В 1948 году американец Чарльз Халл (Charles Hull) изобрел технологию, которая получила название SLA (Stereolithography), или стереолитография. Процесс основан на свойстве жидкого фотополимера отвердевать под лазерным излучением. Выращивание модели ведется аддитивным методом, рабочая площадка опускается на 0,05-0,15 мм и покрывается новым слоем фотополимеризующейся композиции, а лазерный луч засвечивает участки, соответствующие стенкам виртуальной детали, заставляя их отвердевать.

Чарльз Халл оформил патент на изобретение в 1986 году и основал компанию 3D Systems (крупнейший производитель отрасли до настоящего времени). Тогда еще не было понятия 3D печать, и машину назвали аппаратом для стереолитографии. Но это первое устройство, создавшее реальный объект по виртуальному образцу методом послойного выращивания. С того времени направление бурно развивается, делаются открытия, основываются компании. Появились лазерные и струйные принтеры для объемной печати, использующие в качестве сырья пластики, полимеры, биоматериалы, продукты питания, и, конечно, металлы.

Область применения

Цельная металлическая деталь сложной формы

Подавляющее большинство 3D принтеров по металлу – огромные модели весом более тонны. Они используются в промышленных целях и служат для выращивания деталей сложной геометрии, которые затруднительно изготовить литьем или механической обработкой. Цена такого 3d-принтера может достигать нескольких сотен тысяч долларов.

На 3D устройствах изготавливаются:

  • прототипы для тестирования и испытания деталей серийного производства;
  • индивидуальные медицинские имплантаты;
  • зубные коронки и мосты в стоматологии;
  • ювелирные изделия.

Существует несколько технологий 3D печати металлами и их сплавами. Одни из них успешно применяются для работы с разными материалами, а другие предназначены исключительно для выращивания металлических изделий.

Послойное наплавление и ламинирование

Фигурка из BronzeFill до и после полировки

Самый популярный способ выращивания объемных моделей – технология FDM (Fused Deposition Modeling), называемая также FFF (Fused Filament Fabrication). Печать ведется методом послойного наложения расплавленного материала, поставляемого в виде нити. Использование здесь тугоплавких металлов невозможно, слишком высока температура, которую должен выдерживать экструдер принтера, но в филамент можно добавить какое-то количество металлического порошка. Один из таких материалов – BronzeFill – состоит из термопластика и бронзы. В процессе изготовления детали металл, естественно, не плавится, только основная составляющая нити. Благодаря содержанию бронзового порошка готовый предмет поддается полировке и выглядит как металлическое изделие, хотя прочность, и другие свойства модели, ограничиваются характеристиками пластика.

Технология LOM (Laminated Object Manufacturing), или ламинирование, заключается в последовательном наложении друг на друга тонких листов, в частности, может быть использована металлическая фольга. В каждом слое лазером вырезается контур, соответствующий сечению прототипа на соответствующем уровне. Соединяются же листы между собой связующим веществом на клеевой основе. Визуально полученные изделия напоминают металлические, но их целостность зависит от возможностей клея.

Струйная 3D печать

Принтеры, работающие по этой технологии, используют любые материалы, которые могут быть превращены в порошок, в том числе металлы и их сплавы. Из струйной печатающей головки на тонкий слой композита поступает жидкое связующее вещество, которое скрепляет основной материал. Затем в рабочую зону подается новый слой порошка и выращивание продолжается. Распечатанное 3D принтером изделие по-прежнему нельзя назвать металлическим, ведь его прочность зависит от свойств полимера. Но такую деталь можно подвергнуть термической обработке, в процессе которой металлический порошок начинает спекаться, а связующее вещество выгорает. На этом этапе изготовления, хотя в составе модели исключительно металл, она крайне хрупка из-за своей пористости. Для повышения прочности проводят пропитку изделия бронзой. Несмотря на сложность и продолжительность работ цельнометаллическая модель, полученная таким способом, не обладает свойствами, позволяющими использовать ее в каких-то механизмах. Однако технология широко применяется для производства предметов очень сложной формы, к которым такие требования не предъявляются:

  • ювелирных изделий,
  • сувениров,
  • предметов интерьера.

Лазерное спекание порошковых материалов

Схема работы 3D принтера по технологии SLS

Два метода 3D печати, разработанные разными компаниями, отличаются друг от друга техническими решениями, но приводят к одному результату: лазер принтера разогревает порошок до температуры, близкой к точке плавления, и спекает гранулы вместе для получения твердой структуры. По технологии SLS (Selective Laser sintering), или выборочное (селективное) лазерное спекание, используется углекислотный лазер. Иногда для увеличения скорости работ конструкцией может быть предусмотрено два лазера. В качестве сырья используются порошки из полимеров, керамики, стекла, металлов. Часто гранула представляет собой ядро из металлического порошка, покрытое оболочкой из легкоплавкого материала. Чем ниже температура спекания – тем менее мощным может быть лазерный излучатель. Владелец патента – компания 3D Systems – в качестве сырья для своих принтеров серии sPro, работающих этому методу, заявляет прочные инженерные пластики.

3D принтер EOSINT M280 по металлу

Технология DMLS (Direct Metal Laser Sintering), или прямое лазерное спекание металла, изобретена компанией EOS из Германии и позиционируется как способ спекания именно металлических порошков:

  • инструментальных и нержавеющих сталей,
  • титановых и никелевых сплавов,
  • легких металлов,
  • кобальт хрома.

Используются оптоволоконные лазеры 200 или 400 Вт, их мощность и количество зависит от комплектации конкретной модели принтера. Построение модели происходит в закрытой камере, наполненной инертным газом для предотвращения окисления металла. Кроме того, порошок подогревается до температуры, близкой к точке плавления. Линейка 3D принтеров компании EOS, использующих технологию DMLS, предназначена для промышленного производства, так же как и устройства серии ProX компании 3D Systems.

Лазерная и электронно-лучевая плавка

3D принтер Arcam Q10
для производства имплантатов

Металлы подвергаются не спеканию, а полной плавке до образования гомогенной массы по технологии SLM (Selective Laser Melting), или селективное лазерное плавление. Компания Phenix Systems выпускает линейку принтеров Phenix PL, использующих этот метод. Устройства оснащены мощными иттербиевыми волоконными лазерами, позволяющими значительно повысить температуру луча. Самое существенное отличие от технологии SLS, что при лазерном плавлении структура полученной детали по своим свойствам практически не отличается от литых изделий.

По технологии EBM (Electron beam melting), или электронно-лучевая плавка, место лазера занимают электронные излучатели, выращивание модели идет в глубоком вакууме при температурах до 1000°C. На этом методе основана работа 3D устройств компании Arcam, Швеция. Принтеры предназначены для промышленного производства ортопедических имплантатов, деталей аэрокосмической продукции, изделий из титановых сплавов и других материалов, требующих повышенной температуры для обработки.

Видео (Промышленный 3D принтер по металлу)

Самодельный 3D-принтер, печатающий металлом, но что-то пошло не так / Хабр

Всем привет, меня зовут Сергей. В этой статье речь пойдёт о 3Д-печати металлом, точнее, о моей попытке реализации 3Д-печати металлом.

Весьма часто, люди, интересующиеся или занимающиеся какой-либо деятельностью, не важно чем, натыкаются на совершенно что-то новое и ранее неизвестное для них, на то, что может помочь развить/усовершенствовать их основную деятельность. «Аналогичная» ситуация сложилась и со мной.



Бороздя просторы этих ваших интернетов, я наткнулся на замечательную технологию вакуумного напыления металлов на различные материалы. На хабре есть интересная статья об этой технологии. Кроме этого, на множестве других ресурсов было сказано, что испаряемый металл движется к мишени прямолинейно.

Множество ресурсов

ecm-zink.ru/info/stati/termicheskoe-vakuumnoe-napyilenie.html


pkf-start.ru/detaley-avtomobilya


nipg.ru/ru/9-uncategorised/105-vakuumnoe-napylenie

И тут я подумал, а что если напылять металл в необходимом мне месте, постепенно увеличивая толщину? Стал искать информацию о том, делал ли кто-то подобное — не нашёл.

Зарегистрировался на форуме, где кучкуются напыпляльщики и стал их тревожить вопросами наподобие: можно ли нарастить «плёнку», толщиной 1 и более миллиметра. На что поймал массу непонимания для чего это нужно, но ответ положительный получил.

Общие сведения получены, можно начинать готовиться к проведению экспериментов.

Из различных статей и документов известно, что вакуум нужен не более 10⁻² Па. Для сравнения порядка величин – давление, которое даёт бытовой вакуумный насос (Value и прочие) – порядка 4 Па (измеренное значение), т.е. давление в 400 раз больше, чем это необходимо. Как с этим быть и что делать? Для достижения малых давлений используются турбомолекулярные вакуумные насосы, они работают параллельно с форвакуумным насосом и, буквально по молекулам, захватывают остатки воздуха из камеры. Процесс это не быстрый. Выглядит такой насос примерно таким образом.

Поставили насос, он откачивает воздух и всё вроде хорошо, но как узнать давление? Для этого я выбрал ионизационный вакуумметр.

По сути, больше ничего не нужно, за исключением камеры и испарителя. Готовой доступной (в плане финансов) камеры я не нашёл, поэтому, решил делать свою. Она небольшого объёма (порядка 8-10 литров) для того, чтобы откачка воздуха происходила быстрее. Обычно, камеры имеют шарообразную форму, у меня она наоборот, вытянутая, для того, чтобы можно было ставить «мишень» (место, где осаждается металл) на разное удаление от испарителя. Кроме того, на камере достаточно много фланцев для подключения вводов/выводов всевозможных и датчиков. Камеру я замоделировал в известной САПР программе, нарисовал чертежи и передал в производство.

Токовводы и токопроводы я изготовил из латунного бруска и латунного стержня, купленной на местом рынке. (Юнона, кто из Питера).

На фотографии ниже закреплена вольфрамовая лодочка между двух токопроводов.

Нижняя часть выглядит так. На фотографии видны трубки охлаждения токовводов. В последствии, я от них отказался, по причине упрощения системы.

Собрать камеру много усилий и сложностей не заняло. Гораздо сложнее добиться удержания вакуума в этой камере. Для этого фланцы и все сопрягаемые поверхности я отполировал, чтобы избежать малейшей утечки через резиновое уплотнение (на фото ниже я обработал только верхний фланец).

Как оказалось, впоследствии, сварной шов не герметичен от слова совсем (имеется в виду для низкого вакуума). Я, по неопытности, предполагал, что накачав в камеру давление 300 кПа и погрузив её в ванну с водой, я аккуратно найду все места протечек и устраню их. Да, на первом этапе я так и сделал, но давление в камере не опускалось ниже отметки 10-2 Па, были утечки. Интересно, что до начала проведения теста, при давлении в камере 300 кПа, из сварных швов выходили пузыри с интенсивностью примерно 1 пузырь (диаметром 2-3 мм) в 30-40 секунд. И это были большие потери, которые я устранил. Но что делать с минимальными потерями вакуума, которые невозможно отследить в «кухонных» условиях?

Решение оказалось близко. Для этого нужен всего-навсего масс-спектрометр.

Идея проста – к вакуумной камере спектрометра подсоединяется исследуемая камера или ёмкость. Откачивается воздух, на графике смотрят, нет ли посторонних пиков каких-либо газов. После этого локально, в места возможной утечки, подводят гелий.

Именно гелий, потому как проникающая способность у него выше и на спектре пик гелия можно легко отследить. Как только гелий попадает через микроотверстие в камеру, то сразу это видно на спектре.

Два раза я ездил и два раза искал течи. Теперь камера, с установленным насосом герметична и можно дальше проводить эксперименты, предварительно собрав все компоненты системы на стойке.

Общий вид невероятной установки.

Запуск установки и проверка сводится к тому, что должно удерживаться минимально возможное давление. Сначала запускается форвакуумный насос.

Давление после работы форвакуумного насоса видно на картинке ниже.

После того, как давление устанавливается (не меняется). Можно запускать «тяжёлую артиллерию» — турбомолекулярный насос. Он уменьшает давление ещё на 3 порядка.

Настало время экспериментов, то, к чему я так долго шёл и чего так долго ждал.

Первый эксперимент.

В закреплённую между токопроводами лодочку помещаем небольшое количество серебра. Над лодочкой устанавливаю паровод – спаянный цилиндр из жести, который, как я думал, должен ограничить распространение металла по камере. Над пароводом крышка с отверстием 2 мм, за крышкой – мишень, на которую должен конденсироваться металл. Жаль, что фотографий не осталось, но вакуумная камера запылилась полностью. Не было ни единого места, на котором не было нанесённого слоя металла. На фото ниже совсем не иная планета, а напылённое серебро на внутреннюю поверхность стенки.

Второй эксперимент.

Я подумал, что дело в том, большие зазоры между лодочкой и пароводом. Решение родилось сразу и быстро. Взял две лодочки и совместил их так, чтобы получилась скорлупка. Внутрь разместил серебро, а в верхней половинке проточил отверстие диаметром 2 мм.

И стал всё это дело нагревать. Но, не учёл жёсткость лодочек и жёсткость токовводов. Скорлупки немного разошлись и образовалась между ними щель, через которую так же улетал пар во все стороны.

Как итог – напыл во всём объёме камеры. На фото ниже смотровое окно, лодочка в котором находилась чуть выше половины, но запылилось окно полностью.

Третий эксперимент.

Немного подумав и погоревав, я подумал, что ёмкость с испаряемым металлом должна быть герметичная и лишь с одним выходным отверстием, но как и из чего его сделать. Из вольфрама – очень дорого и сложно в обработке. Выход нашёлся! Графит – отличный материал для изготовления тигеля, назовём это так. На сайте объявлений я нашёл объявление о продаже графитовых брусков от контактных усов троллейбуса, вырезал брусок с отверстием по центру и сделал к нему крышку. На фото ниже – как раз брусок с отверстием под материал (без крышки).

А на этом фото уже в камере с установленной крышкой (в крышке отверстие диаметром 1 мм).

Под спойлером несколько фотографий с небольшим промежутком времени, из которых видно, как запылилось смотровое окно.

Потеря прозрачности

Очевидно, что и в этом случае успеха не получилось, к великому моему сожалению. Все три эксперимента проводил с плавным увеличением температуры от того состояния, когда испарения не происходит.

Небольшое видео, в котором информация изложена несколько иначе, в другом виде и объёме.

Ссылка на видеоролик

www.youtube.com/watch?v=4yWQOWIG1qw

К сожалению, получить то, что задумывалось не удалось, но, с другой стороны, получен бесценный опыт в проектировании и изготовления вакуумной техники. Большей частью этого опыта я поделился с вами и буду премного благодарен если вы выскажете своё мнение по этому вопросу.

Всем спасибо и удачи.

EP-M150 и EP-M250Pro EPLUS 3D Металлический 3D-принтер для аддитивного производства металлов

EP-M150 & EP-M250Pro EPLUS 3D Металлический 3D-принтер для аддитивного производства металлов – Eplus3D Tech Co., Ltd.

Ресурсы

  • Блог

  • Часто задаваемые вопросы

  • видео

  • PDF

Продукты

  • Машина для аддитивного производства

    • Металлический 3D-принтер SLM 
      • Металлический 3D-принтер EP-M1250
      • Металлический 3D-принтер EP-M450H
      • Металлический 3D-принтер EP-M650
      • Металлический 3D-принтер EP-M450
      • Металлический 3D-принтер EP-M300
      • Металлический 3D-принтер EP-M260
      • Металлический 3D-принтер EP-M150
      • Металлический стоматологический 3D-принтер EP-M150
      • Металлический 3D-принтер EP-M150Pro
      • Металлический 3D-принтер EP-M250Pro
    • 3D-принтер SLS 
      • 3D-принтер EP-P420 SLS
      • 3D-принтер EP-P3850 SLS
      • EP-C5050 Восковой/песочный SLS 3D-принтер
      • 3D-принтер EP-C7250 с воском/песком SLS
    • SLA 3D-принтер 
      • EP-A800 Полимерный 3D-принтер
      • EP-A650 Полимерный 3D-принтер
      • EP-A450 Полимерный 3D-принтер

  • Материал для аддитивного производства

    • Аддитивное производство металлических материалов 
      • Алюминий
      • Никелевые сплавы
      • кобальт хром
      • Maraging Steel
      • Нержавеющая сталь
      • Титан
      • Медь
    • Аддитивное производство полимерных материалов 
      • ПА12
      • ПА11
      • PA11CF
      • PA12GF
    • Аддитивное производство фоточувствительной смолы 
      • SH8809
      • SH8600
      • Ш8900-Ч
      • Ш7000
      • SH9100

  • Услуги 3D-печати и консультации

  • Программное решение для 3D-печати

    • Подготовка данных 
      • Подготовка данных программного решения для 3D-печати
    • Программное обеспечение для управления печатью
    • Мониторинг и обеспечение качества

Связанная машина для аддитивного производства

Металлический 3D-принтер EP-M250Pro

EP-A650 Смола 3D-принтер

Металлический 3D-принтер EP-M450H

EP-C5050 Восковой/песочный SLS 3D-принтер

EP-C7250 Восковой/песочный SLS 3D-принтер

902:30 Металлический 3D-принтер EP-M450

Металлический 3D-принтер EP-M150Pro

Металлический 3D-принтер EP-M150

3D-принтер EP-P3850 SLS

Металлический 3D-принтер EP-M650

Металлический 3D-принтер EP-M260

3D-принтер EP-P420 SLS

Металлический 3D-принтер EP-M300

Металлический стоматологический 3D-принтер EP-M150

EP-A450 Смола 3D-принтер

EP-A800 Смола 3D-принтер

Металлический 3D-принтер EP-M1250

Связанное видео о технологии аддитивного производства

Линии 3D-принтеров EPLUS 3D SLA из смолы EP-A 350/450/650

Посмотреть больше

Металлический 3D-принтер EP-M450H (большой и большой объем сборки)

Посмотреть больше

Селективное лазерное спекание (SLS): как это работает?

Посмотреть больше

Новости и события EPLUS 3D