Comparativ cu datele mari, VR și inteligența artificial ă, imprimarea 3D de astăzi nu este de fapt o tehnologie foarte nouă.Această tehnologie are o istorie de mai mult de 30 ani.

Deci, câte avantaje există în imprimarea 3D metal?Care sunt diferențele dintre diferite tehnologii de imprimare 3D de metal în domeniul materialelor de tipărit și al metalurgiei?În acest număr, 3D Science Valley şi Gu, aţi venit să experimentaţi metalurgia şi prelucrarea ştiinţei de imprimare a metalelor D.

Imprimate din metal

Originea și următorii pași

Una dintre cele mai timpurii tehnologii de imprimare 3D legate de fabricarea aditivilor metalici a fost SLS-select& 35; 116;Tehnologie de sinterizare cu laser, care a fost utilizată pentru sinterizarea pulberii plastice în acel moment.În anii ’90, Manriquez-Frayre şi Bourell au realizat aplicarea produselor din metal tipărite prin tehnologia SLS.

Astăzi, când vorbim de imprimarea 3D a metalelor, ne referim, de obicei, la tehnologia de topire cu laser SLM-selectivă, iar tehnologia SLS este folosită mai mult pentru a aglomera alte materiale decât metalul.

Tehnologia SLM este atât de fascinantă încât ignorăm o altă tehnologie de imprimare 3D de metal tehnologia DED-directe de depunere a energiei, care utilizează fascicul de electroni, plasmă sau laser pentru a topi sârma/pulberea de metal și suda produsul metalic pentru a închide Fabricat într-o formă net ă.

Tehnica de sinterizare laser selectivă (SLS) a fost aplicată în 1984 de dr. Carl Deckard de la Universitatea din Texas din Austin și Dr. Joe Beanman, consultant universitar.3D Systems a achiziționat această tehnologie de la DTM prin achiziții, dar după ce brevetul a expirat în 2014, noii producători de imprimante 3D au avut ca scop să facă SLS, un proces de tipărire industrial ă scump, în afara altarului.

Fondatorul brevetului SLM select&35; 116;topirea laser activă provine de la Institutul de Cercetare în Tehnologie Laser deținut de Institutul de Fraunhofer din Germania, iar data expirării acestui brevet este luna decembrie 2016.EOS a lansat primul dispozitiv SLM comercial în 1995 și a obținut dreptul de a utiliza brevetul SLS prin obținerea autorizației de brevet 3D Systems.O altă companie, Arcam, a obținut dreptul de a utiliza tehnologia EBM prin intermediul lui Adersson & Larsson&355;39;s brevet în 2000 și a lansat primul dispozitiv comercial de tipărire EBM în 2002.

Odată cu expirarea completă a brevetelor de echipamente de imprimare 3D originale, precum și cu controlul procesului de prelucrare a metalelor, dezvoltarea tehnologiei pulberii, și cu achiziționarea de laser Arcam și Concept de către GE, imprimarea 3D metal a inaugurat, de asemenea, o perioadă matura.Potrivit lui Greg Morris, şeful fabricii aditive GE&355;39, GE va creşte viteza de imprimare 3D în doi până la trei ani, şi speră s ă ajungă de sute de ori viteza actuală în viitor.Prin îmbunătăţirea tehnologiei de prelucrare a echipamentelor, prin cooperarea materialelor şi prin raţionalizarea preţurilor, imprimarea 3D a metalelor va avea un drum mai larg în domeniul industrializării.Pentru procesarea și aplicarea părților, pentru a satisface un astfel de val tehnologic, înțelegerea prelucrării metalurgice a imprimarii metalice 3D a devenit un curs necesar.

Într-adevăr, în procesul de prelucrare a metalului, multe lucruri subtile se întâmplă.Ia SLM select&_;116;Tehnologie de topire cu laser ca exemplu.În timpul procesului de topire cu laser a pulberii, fiecare punct cu laser creează o piscină topită în miniatură, de la topirea pulberii la răcirea acesteia într-o structură solid ă, dimensiunea locului și căldura produsă de putere Dimensiunea acesteia determină dimensiunea acestei bazine miniaturale topite, care afectează structura microcristalină a părții.În plus, pentru a topi pulberea, energia laser suficientă trebuie transferată la material pentru a topi pulberea din zona centrală, creând astfel o parte complet densă, dar, în același timp, conductorul de căldură depășește circumferința punctului laser și afectează pulberea înconjurătoare.Apare pulberea semitopită, rezultând în pori.

Din domeniul echipamentelor, pentru a realiza poziționarea și focalizarea cu laser, potrivit cercetărilor de piață din Valea Științei 3D, cele mai multe sisteme de topire cu laser folosesc galovanometre de scanare.Ultima tehnologie este un sistem dinamic de focalizare care trece linia laser în amonte de galva galvanometru.Pune o lentilă mai mică în mijloc pentru a ajusta lungimea focal ă a sistemului optic.

Pentru partea de aplicare, pe lângă condiții rigide, cum ar fi configurația echipamentelor, performanța metalurgică este, de asemenea, legată de multe condiții în procesul de imprimare 3D metal.Stabilirea parametrilor de procesare, calitatea pulberii și condițiile particulelor, controlul atmosferei inerte în timpul prelucrării, strategia de scanare cu laser, dimensiunea la fața locului cu laser și contactul cu pulberea, bazinul topit și controlul răcirii etc. toate aduc rezultate metalurgice diferite.

În general vorbind, cu cât prelucrarea este mai rapidă, cu atât este mai mare duritatea suprafeței, care sunt două variabile legate una după alta.În plus, stresul rezidual este un subiect comun cu care se confruntă tehnologia DED și SLM de procesare, iar stresul rezidual va afecta parametrii de performanță post-procesare și mecanică.Cu toate acestea, în conformitate cu cercetarea de piață 3D Science Valley, pe baza capacității de a controla metalurgia, stresul rezidual poate fi, de asemenea, utilizat pentru a ajuta la promovarea recristalizarii și a formării de structuri de cristal cu conținut fin.

În ultimii cinci ani, s-au înregistrat multe progrese în înțelegerea microstructurii procesului de tipărire a metalelor și a proprietăților de prelucrare a noilor aliaje.În același timp, este observată și eterogenitatea microstructurii.În acest sens, lucrările de caracterizare (columnar, orientare înaltă, porozitate, etc.) sunt utilizate pentru a obține o mai bună înțelegere a metalurgiei prelucrăto are, ceea ce nu doar îmbunătățește capacitatea de control al procesului de tipărire 3D a metalelor, dar, de asemenea, sunt prezentate cerințe noi pentru pregătirea materialelor și postprocesare.