Máy in 3d kim loại

     

Công nghệ in 3d kim loại thành lập trên trái đất và bây giờ nó liên tục phát triển, ở vn hiện tại technology này còn rất bắt đầu và chưa được cách tân và phát triển nhiều, một số công ty lớn có sử dụng in 3D kim loại thì cũng chỉ nên nhập vật dụng từ quốc tế về để giao hàng việc sản xuất.

Bạn đang xem: Máy in 3d kim loại

Trong phần giới thiệu về in 3D sắt kẽm kim loại này, cửa hàng chúng tôi đề cập đến các nguyên tắc cơ bạn dạng của SLM cùng DMLS. Sau khi đọc bài viết này, bạn sẽ hiểu những cơ chế cơ phiên bản của SLM và DMLS cùng những tác dụng cũng như tiêu giảm của công nghệ in 3d sắt kẽm kim loại hiện nay


1/ Sự khác hoàn toàn SLM & DMLS là gì?


*
Công nghệ in 3 chiều kim loại

Laser thiêu kết lạnh chảy (SLM) với thiêu kết kim loại trực tiếp (DMLS) là hai quy trình sản xuất bù đắp sắt kẽm kim loại thuộc về công nghệ in 3 chiều hợp tốt nhất giường bột. Hai công nghệ này có nhiều điểm tương đồng: cả hai đều sử dụng tia laser nhằm quét cùng hợp độc nhất vô nhị có tinh lọc (hoặc có tác dụng tan chảy) các hạt bột kim loại, liên kết chúng lại cùng nhau và chế tác thành từng lớp ck lên nhau. Ko kể ra, những vật liệu được sử dụng trong cả hai quy trình là sắt kẽm kim loại ở dạng hạt.

Sự khác biệt giữa SLM và DMLS trực thuộc về các nguyên tắc cơ bản của quy trình liên kết hạt (và cả bởi sáng chế): SLM áp dụng bột sắt kẽm kim loại với ánh nắng mặt trời nóng chảy duy nhất và có tác dụng tan chảy hoàn toàn các hạt, trong lúc trong DMLS, bột được tạo thành từ những vật liệu có tâm điểm chảy đổi khác cấp độ phân tử ở ánh nắng mặt trời cao.

Bản chất: SLM thêm vào các phần tử từ một kim các loại duy nhất , trong những lúc DMLS sản xuất các thành phần từ hợp kim kim loại

Cả SLM và DMLS phần đa được sử dụng trong số ứng dụng công nghiệp để tạo nên các sản phẩm kỹ thuật sử dụng đầu cuối ( áp dụng được ngay) . Trong bài viết này, shop chúng tôi sử dụng thuật ngữ In 3 chiều kim loại để chỉ cả hai quá trình nói thông thường và chúng tôi mô tả những cơ chế cơ phiên bản của quy trình chế tạo quan trọng cho các kỹ sư cùng nhà thi công để đọc những tiện ích và giảm bớt của công nghệ.

Có những quy trình tiếp tế bù đắp khác hoàn toàn có thể được sử dụng để thêm vào các cụ thể kim nhiều loại khối đặc, chẳng hạn như Electron Beam Melting (EBM) và hết sức âm (UAM). Tính khả dụng và ứng dụng của chúng bị hạn chế, vày vậy chúng sẽ không còn được trình diễn ở đây. Nhấn vào đây để biết thêm thông tin về Binder Jinder kim loại .

*
Quy trình in SLM / DMLS

2/ Metal 3d Printing ( IN 3 chiều kim loại) vận động như rứa nào?

Quy trình sản xuất cơ bạn dạng cho SLM với DMLS rất giống nhau. Đây là cách nó làm cho việc:

Buồng tạo nên hình trước tiên cất đầy khí trơ (ví dụ argon) để sút thiểu quá trình oxy hóa của bột sắt kẽm kim loại và sau đó nó được nung rét đến nhiệt độ tạo hình tối ưu.Một lớp bột kim loại mỏng mảnh được trải bên trên bàn in và tia laser hiệu suất cao quét mặt phẳng cắt ngang của đưa ra tiết, làm cho tan tan (hoặc nung chảy) những hạt kim loại lại cùng nhau và tạo ra lớp tiếp theo. Toàn thể khu vực của mô hình được quét, do đó cụ thể được tạo ra hình trọn vẹn vững chắc.Khi quá trình quét trả tất, bàn in dịch chuyển xuống bên dưới theo độ dày một layer cùng lớp phủ sẽ trải một tờ bột kim loại mỏng dính khác. Quá trình được lặp lại cho tới khi toàn bộ cụ thể được hoàn thành.

Khi quá trình tạo hình kết thúc, các thành phầm in sẽ lẫn trong bột kim loại. Không y hệt như quá trình tổng hợp bột polymer ( như SLS ), các bộ phận được tích hợp bàn in trải qua các cấu trúc hỗ trợ . Phần tư vấn in 3D sắt kẽm kim loại được chế tạo hình bởi vật liệu giống như như chi tiết in và luôn luôn được yêu cầu để bớt thiểu sự cong vênh vác và trở thành dạng hoàn toàn có thể xảy ra do ánh nắng mặt trời xử lý cao.

Khi thùng nguội đến ánh sáng phòng, bột vượt được các loại bỏ thủ công và các thành phầm thường được giải pháp xử lý nhiệt trong những khi vẫn được gắn vào bàn in để giảm bớt mọi ứng suất dư. Sau đó, các sản phẩm được lôi ra khỏi tấm in bằng cách cắt, tối ưu hoặc dây EDM và sẵn sàng để sử dụng hoặc giải pháp xử lý nguội thêm sau đó

*
Sơ đồ vật dụng in SLM / DMLS

3/ Đặc điểm của SLM & DMLS

3.1/ thông số máy IN 3d kim loại

Trong SLM và DMLS, phần lớn các tham số quy trình được đặt vì chưng nhà cấp dưỡng máy. Các chiều cao lớp sử dụng trong in 3 chiều bằng kim loại xê dịch từ 20 đến 50 micron và dựa vào vào các đặc điểm của bột kim loại (độ linh động, phân bố kích thước hạt, hình vv).

Kích thước in điển hình của hệ thống in 3D kim loại là 250 x 150 x 150 mm, nhưng cũng có sẵn các máy to hơn (lên tới 500 x 280 x 360 mm). Độ chính xác về kích thước mà vật dụng in 3d kim loại rất có thể đạt được là giao động ± 0,1 mm.

Máy in kim loại có thể được sử dụng để sản xuất một loạt nhỏ , nhưng năng lực của hệ thống in 3D sắt kẽm kim loại giống với kĩ năng sản xuất 1 loạt của máy FDM hoặc SLA rộng so với lắp thêm in SLS: chúng bị hạn chế bởi khu vực in bao gồm sẵn (hướng XY), bởi vì các phần tử phải được đã nhập vào bàn in.

Bột kim loại trong SLM với DMLS có khả năng tái chế cao : thường bên dưới 5% bị tiêu tốn lãng phí (bỏ đi). Sau mỗi lần in, bột không áp dụng được thu thập, sàng và tiếp nối được phủ lên trên bằng vật liệu nguyên phiên bản đến mức quan trọng cho lần sản xuất tiếp theo.

Lãng phí tổn trong in kim loại mặc dù ở dạng cấu trúc support , rất quan trọng cho vấn đề tạo hình thành công nhưng có thể làm tăng đáng kể con số vật liệu quan trọng (và đưa ra phí).

*
Sản xuất hàng loạt bé dại của khung xe đạp điện sử dụng SLM

3.2/ Lớp dính

Các chi tiết SLM và DMLS kim loại có các đặc điểm cơ học với nhiệt gần như đẳng hướng . Chúng rắn vững chắc với độ xốp bên phía trong rất không nhiều (dưới 0,2 – 0,5% sinh hoạt trạng thái được in với gần như biến mất sau khi giải pháp xử lý nhiệt).

Các cụ thể in 3d sắt kẽm kim loại có độ bền với độ cứng cao hơn và thường linh hoạt rộng các chi tiết được cấp dưỡng bằng phương thức truyền thống. Mặc dù nhiên, bọn chúng dễ bị nứt gãy.

Xem thêm: Tay Nắm Cần Số Bọc Da Tay Nắm Cần Số Xe Hơi Bằng Da Nhân Tạo Chống Trượt

Ví dụ: hãy xem các đặc thù cơ học của hợp kim in 3 chiều kim loại AlSi10Mg EOS và hợp kim đúc A360 . Hai đồ gia dụng liệu này còn có thành phần hóa học khôn cùng giống nhau, chứa nhiều silicon và magiê. Các thành phần in có đặc điểm cơ học tập vượt trội và độ cứng cao hơn nữa so với vật liệu rèn.

Do dạng phân tử của trang bị liệu chưa được xử lý, độ nhám bề mặt được xây dựng (Ra) của phần in 3 chiều bằng sắt kẽm kim loại là khoảng 6 – 10 μm. Độ nhám bề mặt tương đối cao này có thể giải yêu thích một phần độ bền mỏi tốt hơn .

AlSi10Mg (hợp kim in 3D)A360 (Hợp kim đúc)
Sức mạnh dạn năng suất (chủng 0,2%) *XY: 230 MPa Z: 230 MPa165 MPa
Sức căng *XY: 345 MPa Z: 350 MPa317 MPa
Mô-đun *XY: 70 GPa Z: 60 GPa71 GPa
Độ giãn dài khi nghỉ *XY: 12% Z: 11%3,5%
Độ cứng **119 HBW75 HBW
Độ bền **97 MPa124 MPa

Lưu ý: 

*: xử trí nhiệt: ủ sống 300oC vào 2 giờ

**: Đã thí điểm trên các mẫu được tạo thành hình

3.3/ cấu tạo support & gá đặt đưa ra tiết

Các kết cấu support uôn được yêu cầu trong in kim loại, do nhiệt độ xử lý không hề nhỏ và chúng thường được chế tạo bằng cách sử dụng quy mô mạng tinh thể.

Hỗ trợ in 3 chiều kim loại ship hàng 3 chức năng khác nhau:

Họ cung ứng một bàn in phù hợp cho lớp tiếp theo được xây dựng.Chúng giữ cụ thể vào tấm bàn và phòng ngừa cong vênh .Chúng hoạt động như một bộ tản nhiệt tản sức nóng ra khỏi chi tiết và cho phép nó làm cho mát ở tốc độ được điều hành và kiểm soát nhiều hơn.

Các cụ thể in 3d sắt kẽm kim loại thường được định hướng ở một góc để sút thiểu kỹ năng cong vênh váo. 2===== từ gợi tả vẻ mặt vênh lên tỏ ý kiêu ngạo và buổi tối đa hóa sức mạnh của chi tiết theo các hướng quan lại trọng. Mặc dù nhiên, điều này sẽ làm cho tăng số lượng cung cấp cần thiết, thời hạn xây dựng, chất thải vật tư và (cuối cùng) tổng bỏ ra phí.

Độ cong vênh váo cũng rất có thể được sút thiểu bằng cách sử dụng các mẫu quét ngẫu nhiên . Chiến lược quét này ngăn ngừa sự tích tụ của các ứng suất dư theo ngẫu nhiên hướng cụ thể nào với sẽ thêm 1 kết cấu bề mặt đặc trưng cho cỗ phận.

Do ngân sách chi tiêu in kim loại rất cao, mô phỏng thường được sử dụng để tham gia đoán hành vi của phần tử trong quá trình xử lý. Các thuật toán buổi tối ưu hóa cấu trúc liên kết cũng được sử dụng không chỉ để buổi tối đa hóa hiệu suất cơ học và tạo ra các bộ phận nhẹ nhiều hơn để giảm thiểu sự quan trọng của cấu tạo hỗ trợ và kỹ năng cong vênh.

*
Một khung kim loại trước khi cung cấp loại bỏ định hướng trong một góc 45 độ

3.4/ Phần rỗng & kết cấu nhẹ

Không giống như các tiến trình tổng thích hợp bột polymer như SLS, các phần rỗng lớn không được sử dụng phổ biến trong in kim loại vì các cấu trúc hỗ trợ (support) có thể dễ dàng được gỡ bỏ.

Đối với các kênh dẫn bên trong lớn rộng 8 mm, đề nghị sử dụng mặt phẳng cắt kim cưng cửng hoặc hình giọt nước thay bởi hình tròn, vị chúng ko yêu cầu cấu tạo hỗ trợ. Hướng dẫn thiết kế khác về SLM & DMLS có thể được tìm thấy trong các tư liệu in 3d .

Thay thế cho các phần rỗng, các chi tiết có thể được thiết kế theo phong cách với vỏ cùng lõi. Vỏ và lõi được xử lý bằng cách sử dụng tích điện laser và vận tốc quét không giống nhau, dẫn đến đặc điểm vật liệu khác nhau. Sử dụng vỏ cùng lõi rất hữu ích khi phân phối các cụ thể có máu diện lớn, bởi vì chúng làm bớt đáng kể thời gian in và năng lực cong vênh và chế tạo các thành phần có độ bất biến cao và hóa học lượng bề mặt tuyệt vời.

Sử dụng cấu trúc mạng tinh thể cũng là 1 chiến lược thịnh hành trong in 3D sắt kẽm kim loại để giảm trọng lượng của một bộ phận. Các thuật toán buổi tối ưu hóa kết cấu liên kết cũng hoàn toàn có thể hỗ trợ trong vấn đề thiết kế dạng trọng lượng nhẹ hữu cơ .

*
Loại bỏ bột xung quanh các bộ phận kim một số loại được chế tạo bởi quá trình in SLM

4/ vật tư in 3d kim loại SLM & DMLS

in 3D kim loại SLM cùng DMLS rất có thể sản xuất các phần tử từ một lượng lớn sắt kẽm kim loại và kim loại tổng hợp kim loại bao gồm nhôm, thép không gỉ, titan, crôm coban với inconel. Những vật tư này đáp ứng nhu cầu của đa số các vận dụng công nghiệp, từ sản phẩm không vũ trụ mang đến y tế. Kim loại quý, ví dụ như vàng, bạch kim, palađi và bội bạc cũng có thể được xử lý, nhưng những ứng dụng của bọn chúng là rìa và hầu hết giới hạn trong sản xuất đồ trang sức.

Giá thành của bột sắt kẽm kim loại rất cao. Ví dụ, một kg bột thép ko gỉ 316L có giá khoảng $ 350 – $ 450. Vì tại sao này, giảm thiểu cân nặng chi huyết in 3d và giảm bớt việc thêm cung cấp (support) là khóa xe để giữ ngân sách chi tiêu càng tốt càng tốt.

Một nuốm mạnh quan trọng của in 3D sắt kẽm kim loại là tài năng tương say đắm với những vật liệu độ mạnh cao, ví dụ như siêu hợp kim niken hoặc coban-crôm, vô cùng khó cách xử trí với các cách thức sản xuất truyền thống. Tiết kiệm chi tiêu và thời gian đáng kể có thể được thực hiện, bằng cách sử dụng in 3D sắt kẽm kim loại để sản xuất ra 1 phần hình gần lưới mà lại sau đó rất có thể được giải pháp xử lý sau để hoàn thiện bề mặt rất cao.

Vật chất
Hợp kim nhômTính chất cơ với nhiệt tốtMật độ thấpDẫn năng lượng điện tốtĐộ cứng thấp
Thép không gỉ với thép công cụKhả năng kháng mòn caoĐộ cứng lớnĐộ dẻo và năng lực hàn tốt
Hợp kim titanChống ăn uống mònTỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng giỏi vờiMở rộng sức nóng thấpTương ưa thích sinh học
Siêu kim loại tổng hợp Cobalt-ChromeChống mài mòn và bào mòn tuyệt vờiTính chất tuyệt đối ở ánh nắng mặt trời caoĐộ cứng cực kỳ caoTương say mê sinh học
Siêu hợp kim niken (Inconel)Tính hóa học cơ học tuyệt vờiChống bào mòn caoChịu nhiệt độ độ lên đến mức 1200 o CĐược sử dụng trong môi trường xung quanh khắc nghiệt
Kim nhiều loại quýDùng trong làm đồ trang sứcVật liệu ko phổ biến, khó kiếm