E ardhmja në pluhur

Kompania suedeze VBN Components prodhon produkte çeliku duke përdorur teknologji aditivësh duke përdorur pluhur me aditivë, kryesisht mjete të tilla si stërvitje dhe frezues. Teknologjia e printimit 3D eliminon nevojën për falsifikim dhe përpunim, redukton konsumin e lëndëve të para dhe u siguron përdoruesve një zgjedhje më të gjerë materialesh me cilësi të lartë.

Oferta e komponentëve të VBN përfshin p.sh. Vibenite 290i cili, sipas kompanisë suedeze, është çeliku më i fortë në botë (72 HRC). Procesi i krijimit të Vibenite 290 është rritja graduale e fortësisë së materialeve deri në. Pasi të printohen pjesët e dëshiruara nga kjo lëndë e parë, nuk kërkohet përpunim i mëtejshëm përveç bluarjes ose EDM. Nuk kërkohet prerje, bluarje ose shpim. Kështu, kompania krijon pjesë me përmasa deri në 200 x 200 x 380 mm, gjeometria e të cilave nuk mund të prodhohet duke përdorur teknologji të tjera prodhimi.

Çeliku nuk është gjithmonë i nevojshëm. Një ekip kërkimor nga HRL Laboratories ka zhvilluar një zgjidhje printimi 3D. lidhjet e aluminit me forcë të lartë. Quhet metodë nafunksionale. E thënë thjesht, teknika e re konsiston në aplikimin e pluhurave speciale nafunksionale në një printer 3D, të cilët më pas “sinterohen” me shtresa të holla lazer, gjë që çon në rritjen e një objekti tredimensional. Gjatë shkrirjes dhe ngurtësimit, strukturat që rezultojnë nuk shkatërrohen dhe ruajnë forcën e tyre të plotë për shkak të nanogrimcave që veprojnë si qendra bërthamore për mikrostrukturën e synuar të aliazhit.

Lidhjet me qëndrueshmëri të lartë si alumini përdoren gjerësisht në industrinë e rëndë, teknologjinë e aviacionit (p.sh. trupi i avionit) dhe pjesët e automobilave. Teknologjia e re e nafunksionalizimit u jep atyre jo vetëm forcë të lartë, por edhe një larmi formash dhe madhësish.

Mbledhja në vend të zbritjes

Në metodat tradicionale të përpunimit të metaleve, mbetjet e materialeve hiqen me përpunim. Procesi aditiv funksionon në të kundërt - ai konsiston në aplikimin dhe shtimin e shtresave të njëpasnjëshme të një sasie të vogël materiali, duke krijuar pjesë XNUMXD të pothuajse çdo forme bazuar në një model dixhital.

Edhe pse kjo teknikë tashmë përdoret gjerësisht si për prodhimin e prototipeve ashtu edhe për hedhjen e modeleve, përdorimi i saj drejtpërdrejt në prodhimin e mallrave ose pajisjeve të destinuara për treg ka qenë i vështirë për shkak të efikasitetit të ulët dhe vetive të pakënaqshme të materialit. Megjithatë, kjo situatë po ndryshon gradualisht falë punës së studiuesve në shumë qendra në mbarë botën.

Nëpërmjet eksperimentimit të mundimshëm, dy teknologjitë kryesore të printimit XNUMXD janë përmirësuar: depozitimi me lazer i metalit (LMD) i shkrirja selektive me lazer (ULM). Teknologjia lazer bën të mundur krijimin e saktë të detajeve të imta dhe marrjen e cilësisë së mirë të sipërfaqes, gjë që nuk është e mundur me printimin me rreze elektronike 50D (EBM). Në SLM, pika e rrezes lazer drejtohet mbi pluhurin e materialit, duke e salduar atë lokalisht sipas një modeli të caktuar me një saktësi prej 250 deri në 3 mikron. Nga ana tjetër, LMD përdor një lazer për të përpunuar pluhurin për të krijuar struktura XNUMXD vetë-mbështetëse.

Këto metoda kanë rezultuar të jenë shumë premtuese për krijimin e pjesëve të avionëve. dhe, në veçanti, depozitimi me lazer i metalit zgjeron mundësitë e projektimit për komponentët e hapësirës ajrore. Ato mund të bëhen nga materiale me struktura të brendshme komplekse dhe gradient të pamundshëm në të kaluarën. Për më tepër, të dy teknologjitë lazer bëjnë të mundur krijimin e produkteve me gjeometri komplekse dhe marrjen e funksionalitetit të zgjeruar të produkteve nga një gamë e gjerë lidhjesh.

Shtatorin e kaluar, Airbus njoftoi se kishte pajisur A350 XWB të prodhimit të tij me printim shtesë. kllapa titani, prodhuar nga Arconic. Ky nuk është fundi, sepse kontrata e Arconic me Airbus parashikon printim 3D nga pluhuri titan-nikel. pjeset e trupit i sistemi i shtytjes. Sidoqoftë, duhet të theksohet se Arconic nuk përdor teknologji lazer, por versionin e tij të përmirësuar të harkut elektronik EBM.

Një nga piketa në zhvillimin e teknologjive aditiv në përpunimin e metaleve ka të ngjarë të jetë prototipi i parë i paraqitur në selinë e Grupit Hollandez Damen Shipyards në vjeshtën e 2017. helikë anijeje aliazh metalik me emrin VAAMpeller. Pas testeve të duhura, shumica e të cilave tashmë janë kryer, modeli ka një shans për t'u miratuar për përdorim në bordin e anijeve.

Meqenëse e ardhmja e teknologjisë së përpunimit të metaleve qëndron në pluhurat prej çeliku të pandryshkshëm ose përbërësit e aliazhit, ia vlen të njiheni me aktorët kryesorë në këtë treg. Sipas "Additive Manufacturing Metal Powder Powder Report" i publikuar në nëntor 2017, prodhuesit më të rëndësishëm të pluhurave metalike të printimit 3D janë: GKN, Hitachi Chemical, Rio Tinto, ATI Powder Metals, Praxair, Arconic, Sandvik AB, Renishaw, Höganäs. , Metaldyne Performance Group, BÖHLER Edelstahl, Carpenter Technology Corporation, Aubert & Duval.

Printim me helikë WAAMpeller

Faza e lëngët

Teknologjitë më të njohura të aditivëve të metaleve aktualisht mbështeten në përdorimin e pluhurave (kështu krijohet vibeniti i lartpërmendur) i "sinteruar" dhe i shkrirë me lazer në temperaturat e larta që kërkohen për materialin fillestar. Megjithatë, koncepte të reja po shfaqen. Studiuesit nga Laboratori i Inxhinierisë Cryobiomedical të Akademisë Kineze të Shkencave në Pekin kanë zhvilluar një metodë Printim 3D me "bojë", i përbërë nga një aliazh metalik me një pikë shkrirje pak mbi temperaturën e dhomës. Në një studim të botuar në revistën Science China Technological Sciences, studiuesit Liu Jing dhe Wang Lei demonstrojnë një teknikë për printimin në fazë të lëngët të galiumit, bismutit ose lidhjeve me bazë indiumi me shtimin e nanogrimcave.

Krahasuar me metodat tradicionale të prototipit metalik, printimi 3D në fazë të lëngët ka disa avantazhe të rëndësishme. Së pari, mund të arrihet një shkallë relativisht e lartë e fabrikimit të strukturave tre-dimensionale. Për më tepër, këtu mund të rregulloni në mënyrë më fleksibël temperaturën dhe rrjedhën e ftohësit. Përveç kësaj, metali i lëngshëm përçues mund të përdoret në kombinim me materiale jo metalike (të tilla si plastika), gjë që zgjeron mundësitë e projektimit për komponentët kompleksë.

Shkencëtarët në Universitetin Amerikan Northwestern kanë zhvilluar gjithashtu një teknikë të re të printimit metalik 3D që është më e lirë dhe më pak komplekse se sa dihej më parë. Në vend të pluhurit metalik, lazerit ose rrezeve elektronike, ai përdor furrë konvencionale i material i lëngshëm. Përveç kësaj, metoda funksionon mirë për një shumëllojshmëri të gjerë metalesh, lidhjesh, përbërjesh dhe oksidesh. Kjo është e ngjashme me vulën e grykës që njohim me plastikë. "Bojë" përbëhet nga një pluhur metalik i tretur në një substancë të veçantë me shtimin e një elastomeri. Në momentin e aplikimit, është në temperaturën e dhomës. Pas kësaj, shtresa e materialit të aplikuar nga gryka sinterohet me shtresat e mëparshme në një temperaturë të ngritur të krijuar në furrë. Teknika përshkruhet në revistën e specializuar Advanced Functional Materials.

Metoda kineze e printimit në fazën e metaleve të lëngëta

Në vitin 2016, studiuesit e Harvardit prezantuan një metodë tjetër që mund të krijojë struktura metalike XNUMXD. shtypur "në ajër". Universiteti i Harvardit ka krijuar një printer 3D që, ndryshe nga të tjerët, nuk krijon objekte shtresë pas shtrese, por krijon struktura komplekse "në ajër" - nga ngrirja e menjëhershme e metalit. Pajisja, e zhvilluar në Shkollën e Inxhinierisë dhe Shkencave të Aplikuara John A. Paulson, printon objekte duke përdorur nanogrimca argjendi. Lazeri i fokusuar ngroh materialin dhe e bashkon atë, duke krijuar struktura të ndryshme si një spirale.

Kërkesa e tregut për produkte konsumi të printuara 3D me precizion të lartë si implantet mjekësore dhe pjesët e motorit të avionëve po rritet me shpejtësi. Dhe për shkak se të dhënat e produktit mund të ndahen me të tjerët, kompanitë në mbarë botën, nëse kanë akses në pluhur metalik dhe printerin e duhur 3D, mund të punojnë për të ulur kostot e logjistikës dhe të inventarit. Siç dihet, teknologjitë e përshkruara lehtësojnë shumë prodhimin e pjesëve metalike të gjeometrisë komplekse, përpara teknologjive tradicionale të prodhimit. Zhvillimi i aplikacioneve të specializuara ka të ngjarë të çojë në çmime më të ulëta dhe hapje ndaj përdorimit të printimit 3D edhe në aplikacionet konvencionale.

Çeliku më i fortë suedez - për printim 3D:

Çeliku më i fortë në botë - i prodhuar në Uppsala, Suedi

Film alumini për printim: 

Përparim në metalurgji: printim 3D i aluminit me rezistencë të lartë