1. Katsaus 3D-tulostusmetalliteknologiaan
Metallijauhesintraus (SLM), jota joskus kutsutaan 3D-tulostusmetalliteknologiaksi, on innovatiivinen valmistustekniikka, jossa metalliosat tulostetaan suoraan metallijauheesta. Suuri tarkkuus, suuri tehokkuus ja suuri luova vapaus ovat täynnä, kun tämä menetelmä pinoaa materiaalit kerros kerrokselta monimutkaisten muotoiltujen metalliosien luomiseksi.
Metallin 3D-tulostuksen aikana kaavin levittää kerroksen metallijauhetta muodostussylinterin alustalle ja lasersäde sulattaa jauheen valikoivasti riippuen osan jokaisen kerroksen poikkileikkausprofiilista nykyisen kerroksen prosessoimiseksi. Nostojärjestelmä alentaa yhden poikkileikkauskerroksen korkeutta, kun yksi sintrauskerros on valmis, ja levittää sitten toisen kerroksen metallijauhetta seuraavan kerroksen sintraamiseksi. Kerros kerrokselta tätä prosessia jatketaan, kunnes koko osa on sintrattu. Koko muovausprosessi suoritetaan prosessointikammiossa, joka on tyhjennetty tai täytetty suojakaasulla, jotta metalli ei pääse vuorovaikutukseen muiden kaasujen kanssa korkeissa lämpötiloissa.
2. Valumetallin ja 3D-painetun metallin kestävyyden vertailu
mekaaninen tehokkuus
Yleensä 3D-tulostettujen metalliesineiden mekaaniset ominaisuudet ovat samanlaisia kuin valmistettujen metallien. 3D-tulostustekniikan tarkka materiaalin jakautumisen ja mikrorakenteen hallinta auttaa luomaan metalliesineitä, joilla on suuri lujuus, kovuus ja kulutuskestävyys. Toisaalta valumetallit ovat jähmettymisprosessin aikana alttiita puutteille, mukaan lukien huokoisuus ja sulkeumat, jotka voivat vaikuttaa niiden mekaanisiin ominaisuuksiin.
Suunnitteluvapaudet
Äärimmäinen suunnittelun joustavuus ja 3D-tulostustekniikka voivat luoda vaikeita saada monimutkaisia muotoja käyttämällä perinteisiä valutekniikoita. Rakenteellisen optimoinnin ansiosta tämä suunnittelun vapaus auttaa 3D-tulostettuja metalliosia olemaan kevyitä, mutta takaavat lujuuden. Esimerkiksi ilmailuteollisuudessa 3D-tulostustekniikka voi maksimoida lentokoneiden komponenttien rakentamisen, mikä vähentää painoa ja lisää lentotehokkuutta, mutta täyttää kuitenkin lujuusstandardit.
Materiaalien käyttöaste
Metalli 3D-tulostusmenetelmä käyttää materiaaleja todella hyvin. Muotin rajoitukset ja materiaalin joustavuus merkitsevät sitä, että valuprosessin aikana syntyy paljon jätettä. Tulostamalla tarkasti kappaleiden todellisen muodon ja koon mukaan 3D-tulostustekniikka vähentää materiaalihukkaa dramaattisesti. Valmistuskustannusten alenemisen ohella tämä lisää resurssien käytön tehokkuutta.
Jälkikäsittelyn teknologiset edistysaskeleet
Yleensä tulostuksen jälkeen 3D-painetut metalliesineet tarvitsevat jälkikäsittelyä, mukaan lukien mekaanisen käsittelyn, pinnoituksen ja lämpökäsittelyn. Nämä jälkikäsittelymenetelmät lisäävät osan kestävyyttä ja kimmoisuutta entisestään. Vaikka metallikappaleiden valu on melko helppoa jälkikäsittelyssä, on usein haastavaa saavuttaa 3D-tulostettujen metalliosien tarkkuus ja suorituskyky.
3. Edut ja vaikeudet 3D-tulostus metalliteknologian etu
Rakenteellisen optimoinnin avulla minimoidaan tarpeettomat materiaalit ja siten osien painoa alennetaan, joten 3D-tulostustekniikka voi toteuttaa kevyen suunnittelun.
3D-tulostusteknologialla voidaan tuottaa vaikeasti saavutettavia monimutkaisia muotoja, jotka täyttävät tietyt tarpeet, joita perinteiset valutekniikat eivät pysty toteuttamaan.
3D-painettujen metalliosien korkea tarkkuus ja hyvä pinnanlaatu auttavat täyttämään tarkkuussovellusten tarpeet.
3D-tulostustekniikan mahdollistama nopea tuotanto sopii pieniin erien valmistukseen ja räätälöityihin vaatimuksiin.
Ongelma
Tällä hetkellä melko kalliita 3D-tulostusmetallitekniikoita vaikuttavat eniten laite- ja materiaalikustannukset.
Materiaalirajoitukset: 3D-tulostuksen metalliteknologiassa hyödynnetään vähän materiaaleja, ja osa niistä on altis muodonmuutokselle ja halkeilulle tulostuksen aikana.
Kokorajoitus: 3D-tulostusmetalliteknologia ei sovellu suurikokoisten esineiden valmistukseen juuri nyt lämpöstressin vuoksi.
4.3D-tulostusmetallitekniikka: soveltuvat kotelot
Ilmailualue
3D-tulostusta käytetään laajalti ilmailualalla moottorikomponenttien, lentokoneiden rakenneosien ja muiden tuottamiseen. Nämä osat eivät tarvitse vain suurta lujuutta ja kestävyyttä, vaan myös kevyitä ominaisuuksia. Rakennesuunnittelun ja materiaalijakelun avulla 3D-tulostustekniikka on täyttänyt nämä kriteerit tehokkaasti.
Autoteollisuuden ala
Monimutkaisia muotoiltuja komponentteja, mukaan lukien moottorin sylinterikannet ja imusarjat, valmistetaan autoteollisuudessa 3D-tulostustekniikoilla. Nämä osat eivät vaadi vain suurta suorituskykyä ja tarkkuutta, vaan myös nopeaa valmistuskykyä. Tarkan materiaalin mikrorakenteen hallinnan ansiosta 3D-tulostustekniikka täyttää nämä tarpeet tehokkaasti.
Lääkärin ammatti
3D-tulostustekniikkaa käytetään lääketieteen alalla implanttien ja kirurgisten oppaiden valmistukseen. Nämä työkalut vaativat suurta bioyhteensopivuutta ja suurta tarkkuutta. Tarkan materiaalin muodon ja koon hallinnan ansiosta 3D-tulostustekniikka on täyttänyt nämä kriteerit tehokkaasti.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/slm-3d-printing-aluminium-led-radiator.html