3D-tulostustekniikan tulon jälkeen 3D-tulostustekniikkaa on vähitellen sovellettu varsinaisten tuotteiden valmistukseen. Niistä metallimateriaalien 3D-tulostusteknologian kehitys on erityisen nopeaa. Maanpuolustuksen alalla kehittyneet maat Euroopassa ja Yhdysvalloissa pitävät metallin 3D-tulostusteknologian kehittämistä erittäin tärkeänä ja investoivat valtavia summia tutkimukseen. Metalliosien 3D-tulostus on aina ollut tutkimuksen ja sovellusten kohteena. Se voi tulostaa paitsi muotteja ja polkupyöriä, myös ennennäkemättömiä uusia aseita ja jopa tulostaa suuria laitteita, kuten autoja ja lentokoneita. Uuden tyyppisenä älykkäänä valmistusteknologiana metallin 3D-tulostus on osoittanut erittäin laajat sovellusmahdollisuudet, ja se on osoittanut vahvaa kehitysvauhtia useammilla aloilla, kuten laitesuunnittelussa ja valmistuksessa, laitetuessa ja ilmailualalla.
1 Yleiskatsaus metallin 3D-tulostusteknologiaan
1.1 Peruskatsaus
Metallin 3D-tulostustekniikan ydinidea syntyi ensimmäisen kerran Yhdysvalloissa 1800-luvun lopulla, mutta se muotoutui vasta luvun puolivälissä. Vuonna 1986 amerikkalainen Charles Hull keksi ensimmäisen 3D-tulostimen. kotimaani alkoi tutkia 3D-tulostustekniikkaa vuonna 1991. Vuoden 2000 tienoilla nämä prosessit alkoivat vähitellen kehittyä laboratoriotutkimuksesta suunnitteluun ja tuotteistamiseen. Tuolloin sitä kutsuttiin nopeaksi prototyypiksi (RP), eli malleiksi ennen näytteiden kehittämistä. Nyt sitä kutsutaan myös nopeaksi prototyyppiteknologiaksi, lisäainevalmistukseksi. Yleisön hyväksynnän helpottamiseksi tätä uutta tekniikkaa kutsutaan kuitenkin yhteisesti 3D-tulostukseksi. 3D-tulostus on eräänlainen nopea prototyyppitekniikka. Se on tekniikka, joka perustuu digitaaliseen mallisuunnitteluun, jossa käytetään liimattavia materiaaleja, kuten jauhettua metallia tai hartsia, ja rakennetaan kolmiulotteisia esineitä "lisäainepainamalla" kerros kerrokselta. Metalli-3D-tulostusta on kutsuttu "viime vuosisadan ajatukseksi ja teknologiaksi, tämän vuosisadan markkinoiksi". Lisäksi kotimaani on äskettäin tehnyt läpimurron metallien 3D-tulostuksessa ilmailussa. Kiinan ilmailuteollisuus on tehnyt uuden läpimurron, ja 3D-tulostettujen metalliosien painoa on vähennetty 3 kilosta 600 grammaan, mikä tarkoittaa 80 prosentin painoa.
1.2 Metallin 3D-tulostuksen ominaisuudet
1) Suuri tarkkuus. Tällä hetkellä metallisten 3D-tulostuslaitteiden tarkkuus on periaatteessa säädettävissä alle 0,05 mm.
2) Kierto on lyhyt. Metalli 3D-tulostus ei vaadi muottien valmistusprosessia, mikä lyhentää huomattavasti mallin valmistusaikaa. Yleensä malli voidaan tulostaa muutamassa tunnissa tai jopa kymmenissä minuuteissa.
3) Se voidaan mukauttaa. Metallisella 3D-tulostuksella ei ole rajoituksia tulostettujen mallien lukumäärälle, riippumatta siitä, voidaanko yhtä tai useampaa tuottaa samalla hinnalla.
4) Materiaalien monimuotoisuus. Metallisella 3D-tulostusjärjestelmällä voidaan usein toteuttaa erilaisten materiaalien tulostamista, ja tämän materiaalin monimuotoisuus vastaa eri alojen tarpeita.
5) Kustannukset ovat suhteellisen alhaiset. Vaikka metalliset 3D-tulostusjärjestelmät ja metallimateriaalit 3D-tulostukseen ovat nykyään suhteellisen kalliita, tuotantokustannukset ovat suhteellisen alhaiset, jos niitä käytetään personoitujen tuotteiden valmistukseen.
Selektiivinen lasersulatus (SLM)
SLM on tärkeä osa metallien 3D-tulostuksen alaa. Sen kehityshistoria on käynyt läpi vaiheita, kuten matalan sulamispisteen ei-metallisen jauheen sintraus, matalan sulamispisteen pinnoitetun korkean sulamispisteen jauheen sintraus ja korkean sulamispisteen jauheen suora sulatus. Texasin yliopisto Austinissa haki patenttia ensimmäisen kerran vuonna 1986 ja kehitti onnistuneesti ensimmäisen SLM-laitteiston vuonna 1988. Se sulattaa nopeasti 30-51 μm:n esiasetetun jauhemateriaalin käyttämällä hienojakoista pistettä. saada minkä tahansa muodon. Sekä toiminnalliset osat, joissa on täydellinen metallurginen liimaus. Tiheys voi olla lähes 100 prosenttia, mittatarkkuus voi olla 20-50 μm ja pinnan karheus 20-30 μm. Se on nopea prototyyppitekniikka, jolla on suuret kehitysnäkymät.
SLM-valumateriaalit ovat enimmäkseen yksikomponenttisia metallijauheita, mukaan lukien austeniittiset ruostumaton teräs, nikkelipohjaiset seokset, titaanipohjaiset seokset, koboltti-kromiseokset ja jalometallit. Lasersäde sulattaa nopeasti metallijauheen ja saa aikaan jatkuvan sulatuskanavan, josta voidaan suoraan saada lähes minkä tahansa muotoisia lähes tiheitä metalliosia, täydellinen metallurginen sidos ja suuri tarkkuus. Se on 3D-tulostustekniikka metalliosille, jolla on suuret kehitysmahdollisuudet. Sen sovellusaluetta on laajennettu ilmailu-, mikroelektroniikkaan, lääketieteelliseen hoitoon, koruteollisuuteen ja muihin teollisuudenaloihin.
SLM-prosessissa on yli 50 vaikuttavaa tekijää, ja muovausvaikutukseen on tärkeä vaikutus kuusi kategoriaa: materiaaliominaisuudet, laser- ja optiset polkujärjestelmät, skannausominaisuudet, muovausilmapiiri, muovauksen geometriset ominaisuudet ja laitetekijät. . Tällä hetkellä tutkijat kotimaassa ja ulkomailla tekevät pääasiassa prosessitutkimusta ja sovellustutkimusta edellä mainituista vaikuttavista tekijöistä, joiden tarkoituksena on ratkaista valuprosessin vikoja ja parantaa muovattujen osien laatua. Prosessitutkimuksen kannalta tärkeitä prosessiparametreja SLM-muovausprosessissa ovat laserteho, skannausnopeus, jauhekerroksen paksuus, skannausetäisyys, skannausstrategia jne. Eri prosessiparametreja yhdistelemällä voidaan optimoida muovauksen laatu.
JR on harjoittanut 3D-tulostusta yli 10 vuotta, ota rohkeasti yhteyttä saadaksesi lisätietoja metallista 3D-tulostuksestamme.