עתיד בפודרה

החברה השוודית VBN Components מייצרת מוצרי פלדה תוך שימוש בטכנולוגיות תוספים תוך שימוש באבקה עם תוספים, בעיקר כלים כגון מקדחות וחותכי כרסום. טכנולוגיית הדפסת תלת מימד מבטלת את הצורך בפרזול ועיבוד שבבי, מפחיתה את צריכת חומרי הגלם ומספקת למשתמשי הקצה מבחר רחב יותר של חומרים איכותיים.

ההצעה של רכיבי VBN כוללת למשל. Vibenite 290שלפי החברה השוודית היא הפלדה הקשה בעולם (72 HRC). תהליך יצירת Vibenite 290 הוא להגדיל בהדרגה את קשיות החומרים עד. ברגע שהחלקים הרצויים מודפסים מחומר גלם זה, אין צורך בעיבוד נוסף מלבד טחינה או EDM. אין צורך בחיתוך, כרסום או קידוח. כך, החברה יוצרת חלקים במידות של עד 200 על 200 על 380 מ"מ, אשר לא ניתן לייצר את הגיאומטריה שלהם באמצעות טכנולוגיות ייצור אחרות.

לא תמיד יש צורך בפלדה. צוות מחקר ממעבדות HRL פיתח פתרון להדפסה תלת מימדית. סגסוגות אלומיניום עם חוזק גבוה. זה נקרא שיטה ננו-פונקציונלית. במילים פשוטות, הטכניקה החדשה מורכבת מיישום אבקות ננו-פונקציונליות מיוחדות על מדפסת תלת מימד, אשר לאחר מכן "מושחתות" בשכבות דקות בלייזר, מה שמוביל לצמיחה של אובייקט תלת מימדי. במהלך ההיתוך וההתמצקות, המבנים המתקבלים אינם נהרסים ושומרים על מלוא חוזקם בשל הננו-חלקיקים הפועלים כמרכזי גרעין עבור המיקרו-מבנה המיועד של הסגסוגת.

סגסוגות בעלות חוזק גבוה כגון אלומיניום נמצאות בשימוש נרחב בתעשייה כבדה, בטכנולוגיית תעופה (למשל גוף גוף) ובחלקי רכב. הטכנולוגיה החדשה של ננו-פונקציונליזציה מעניקה להם לא רק חוזק גבוה, אלא גם מגוון של צורות וגדלים.

חיבור במקום חיסור

בשיטות עיבוד מתכת מסורתיות, חומר פסולת מוסר בעיבוד שבבי. תהליך ההוספה פועל הפוך - הוא מורכב מיישום והוספה של שכבות עוקבות של כמות קטנה של חומר, יצירת חלקים תלת מימדיים כמעט מכל צורה בהתבסס על מודל דיגיטלי.

למרות שהטכניקה הזו כבר נמצאת בשימוש נרחב הן ליציקת אב טיפוס והן ליציקת דגמים, השימוש בה ישירות בייצור של סחורות או מכשירים המיועדים לשוק היה קשה בגלל יעילות נמוכה ותכונות חומר לא מספקות. אולם מצב זה משתנה בהדרגה הודות לעבודתם של חוקרים במרכזים רבים בעולם.

באמצעות ניסויים קפדניים, שתי הטכנולוגיות העיקריות של הדפסה XNUMXD שופרו: שקיעת לייזר של מתכת (LMD) i המסת לייזר סלקטיבית (ULM). טכנולוגיית הלייזר מאפשרת ליצור במדויק פרטים עדינים ולקבל איכות פני שטח טובה, מה שלא אפשרי בהדפסת קרן אלקטרונים 50D (EBM). ב-SLM, נקודת קרן הלייזר מכוונת אל אבקת החומר, תוך ריתוך מקומי לפי תבנית נתונה בדיוק של 250 עד 3 מיקרון. בתורו, LMD משתמש בלייזר כדי לעבד את האבקה ליצירת מבנים תלת מימדיים התומכים בעצמם.

שיטות אלו הוכחו כמבטיחות מאוד ליצירת חלקי מטוסים. ובמיוחד, השקת לייזר של מתכת מרחיבה את אפשרויות העיצוב של רכיבי תעופה וחלל. הם יכולים להיות עשויים מחומרים עם מבנים פנימיים מורכבים ושיפועים שלא היו אפשריים בעבר. בנוסף, שתי טכנולוגיות הלייזר מאפשרות ליצור מוצרים בעלי גיאומטריה מורכבת ולקבל פונקציונליות מורחבת של מוצרים ממגוון רחב של סגסוגות.

בספטמבר האחרון הודיעה איירבוס כי ציידה את הייצור שלה A350 XWB בהדפסה נוספת. תושבת טיטניום, מיוצר על ידי Arconic. זה לא הסוף, כי החוזה של Arconic עם איירבוס מספק הדפסה תלת מימדית מאבקת טיטניום-ניקל. חלקי גוף i מערכת הנעה. עם זאת, יש לציין כי Arconic אינה משתמשת בטכנולוגיית לייזר, אלא בגרסה משופרת משלה של הקשת האלקטרונית EBM.

אחת מאבני הדרך בפיתוח טכנולוגיות תוספים בעיבוד מתכת עשויה להיות אב הטיפוס הראשון אי פעם שהוצג במטה של ​​קבוצת מספנות Damen ההולנדית בסתיו 2017. מדחף ספינה סגסוגת מתכת על שם VAAMpeller. לאחר בדיקות מתאימות, שרובן כבר התקיימו, יש לדגם סיכוי לקבל אישור לשימוש על גבי ספינות.

מכיוון שהעתיד של טכנולוגיית עיבוד המתכת טמון באבקות נירוסטה או רכיבי סגסוגת, כדאי להכיר את השחקנים הגדולים בשוק זה. על פי "דוח שוק אבקת מתכות לייצור תוסף" שפורסם בנובמבר 2017, היצרנים החשובים ביותר של אבקות מתכת להדפסת תלת מימד הם: GKN, Hitachi Chemical, Rio Tinto, ATI Powder Metals, Praxair, Arconic, Sandvik AB, Renishaw, Höganäs AB , Metaldyne Performance Group, BÖHLER Edelstahl, Carpenter Technology Corporation, Aubert & Duval.

הדפס מדחף WAAMpeller

שלב נוזלי

הטכנולוגיות המוכרות ביותר של תוספי מתכת נשענות כיום על שימוש באבקות (כך נוצר הוויבניט הנ"ל) "מסינטרים" ומתמזגים בלייזר בטמפרטורות הגבוהות הנדרשות לחומר המוצא. עם זאת, מושגים חדשים צצים. חוקרים מהמעבדה להנדסה קריוביו-רפואית של האקדמיה הסינית למדעים בבייג'ינג פיתחו שיטה הדפסת תלת מימד עם "דיו", המורכב מסגסוגת מתכת עם נקודת התכה מעט מעל טמפרטורת החדר. במחקר שפורסם בכתב העת Science China Technological Sciences, החוקרים Liu Jing ו-Wang Lei מדגימים טכניקה להדפסה בשלב נוזלי של סגסוגות מבוססות גליום, ביסמוט או אינדיום בתוספת ננו-חלקיקים.

בהשוואה לשיטות המסורתיות של אב טיפוס מתכת, להדפסה תלת מימדית בשלב נוזלי יש מספר יתרונות חשובים. ראשית, ניתן להשיג קצב ייצור גבוה יחסית של מבנים תלת מימדיים. בנוסף, כאן אתה יכול להתאים בצורה גמישה יותר את הטמפרטורה והזרימה של נוזל הקירור. בנוסף, ניתן להשתמש במתכת מוליכה נוזלית בשילוב עם חומרים לא מתכתיים (כגון פלסטיק), מה שמרחיב את אפשרויות העיצוב של רכיבים מורכבים.

מדענים מאוניברסיטת Northwestern האמריקאית פיתחו גם טכניקת הדפסה תלת-ממדית מתכתית חדשה יותר זולה ופחות מורכבת מהידוע בעבר. במקום אבקת מתכת, לייזרים או קרני אלקטרונים, הוא משתמש תנור קונבנציונלי i חומר נוזלי. בנוסף, השיטה פועלת היטב עבור מגוון רחב של מתכות, סגסוגות, תרכובות ותחמוצות. זה דומה לאיטום הזרבובית כפי שאנו מכירים אותו עם פלסטיק. "דיו" מורכב מאבקת מתכת מומסת בחומר מיוחד בתוספת אלסטומר. בזמן היישום, הוא נמצא בטמפרטורת החדר. לאחר מכן, שכבת החומר שהופקדה מהזרבובית מסונטת עם השכבות הקודמות בטמפרטורה גבוהה שנוצרה בכבשן. הטכניקה מתוארת בכתב העת המתמחה Advanced Functional Materials.

שיטת הדפסה סינית מתכת נוזלית

בשנת 2016, חוקרי הרווארד הציגו שיטה נוספת שיכולה ליצור מבני מתכת תלת מימדיים. מודפס "באוויר". אוניברסיטת הרווארד יצרה מדפסת תלת מימד, שבניגוד לאחרים, לא יוצרת עצמים שכבה אחר שכבה, אלא יוצרת מבנים מורכבים "באוויר" - ממתכת מקפיאה מיידית. המכשיר, שפותח בבית הספר להנדסה ולמדעים יישומיים של ג'ון א. פולסון, מדפיס אובייקטים באמצעות ננו-חלקיקי כסף. הלייזר הממוקד מחמם את החומר וממזג אותו, ויוצר מבנים שונים כמו סליל.

הביקוש בשוק למוצרי צריכה מודפסים בתלת מימד ברמת דיוק גבוהה כגון שתלים רפואיים וחלקי מנועי מטוסים גדל במהירות. ומכיוון שניתן לשתף נתוני מוצרים עם אחרים, חברות ברחבי העולם, אם יש להן גישה לאבקת מתכת ולמדפסת התלת-ממד הנכונה, יכולות לפעול להפחתת עלויות הלוגיסטיקה והמלאי. כפי שאתה יודע, הטכנולוגיות המתוארות מקלות מאוד על ייצור חלקי מתכת בעלי גיאומטריה מורכבת, לפני טכנולוגיות ייצור מסורתיות. פיתוח אפליקציות מיוחדות עשוי להוביל להורדת מחירים ופתיחות לשימוש בהדפסת תלת מימד גם ביישומים קונבנציונליים.

הפלדה השוודית הקשה ביותר - להדפסת תלת מימד:

הפלדה הקשה ביותר בעולם - תוצרת אופסלה, שבדיה

סרט אלומיניום להדפסה: 

פריצת דרך במטלורגיה: הדפסת תלת מימד של אלומיניום בעל חוזק גבוה