Ապագան փոշու մեջ

Շվեդական VBN Components ընկերությունը արտադրում է պողպատե արտադրանք՝ օգտագործելով հավելումների տեխնոլոգիաներ՝ օգտագործելով փոշի՝ հավելումներով, հիմնականում այնպիսի գործիքներ, ինչպիսիք են հորատիչները և ֆրեզերային կտրիչները: 3D տպագրության տեխնոլոգիան վերացնում է դարբնագործության և հաստոցների կարիքը, նվազեցնում է հումքի սպառումը և վերջնական օգտագործողներին տրամադրում է բարձրորակ նյութերի ավելի լայն ընտրություն:

VBN բաղադրիչների առաջարկը ներառում է, օրինակ. Վիբենիտ 290որը, ըստ շվեդական ընկերության, ամենակարծր պողպատն է աշխարհում (72 HRC): Vibenite 290-ի ստեղծման գործընթացը նյութերի կարծրության աստիճանական բարձրացումն է մինչև. Երբ ցանկալի մասերը տպագրվեն այս հումքից, այլ մշակում, բացի մանրացնելուց կամ EDM-ից, չի պահանջվում: Կտրում, ֆրեզերային կամ հորատում չի պահանջվում: Այսպիսով, ընկերությունը ստեղծում է մինչև 200 x 200 x 380 մմ չափսերով մասեր, որոնց երկրաչափությունը հնարավոր չէ արտադրել այլ արտադրական տեխնոլոգիաների կիրառմամբ։

Պողպատը միշտ չէ, որ անհրաժեշտ է: HRL Laboratories-ի հետազոտական ​​թիմը մշակել է 3D տպագրության լուծում: ալյումինե համաձուլվածքներ բարձր ամրությամբ։ Այն կոչվում է նանոֆունկցիոնալ մեթոդ. Պարզ ասած՝ նոր տեխնիկան բաղկացած է 3D տպիչի վրա հատուկ նանոֆունկցիոնալ փոշիների կիրառումից, որոնք այնուհետև «փակում են» լազերային բարակ շերտերով, ինչը հանգեցնում է եռաչափ օբյեկտի աճին։ Հալման և պնդացման ընթացքում ստացված կառուցվածքները չեն քայքայվում և պահպանում են իրենց ամբողջական ամրությունը՝ շնորհիվ նանոմասնիկների, որոնք գործում են որպես համաձուլվածքի նախատեսվող միկրոկառուցվածքի միջուկացման կենտրոններ:

Բարձր ամրության համաձուլվածքները, ինչպիսիք են ալյումինը, լայնորեն օգտագործվում են ծանր արդյունաբերության, ավիացիոն (օրինակ՝ ֆյուզելաժ) տեխնոլոգիաների և ավտոմոբիլային մասերի մեջ: Նանոֆունկցիոնալացման նոր տեխնոլոգիան նրանց տալիս է ոչ միայն բարձր ամրություն, այլև տարբեր ձևեր և չափեր:

Հանման փոխարեն գումարում

Մետաղամշակման ավանդական մեթոդներում թափոնները հեռացվում են հաստոցներով: Հավելումների գործընթացն աշխատում է հակառակ ուղղությամբ. այն բաղկացած է փոքր քանակությամբ նյութի հաջորդական շերտերի կիրառումից և ավելացումից, թվային մոդելի հիման վրա գրեթե ցանկացած ձևի XNUMXD մասեր ստեղծելուց:

Չնայած այս տեխնիկան արդեն լայնորեն կիրառվում է ինչպես նախատիպերի, այնպես էլ մոդելների ձուլման համար, դրա օգտագործումը ուղղակիորեն շուկայի համար նախատեսված ապրանքների կամ սարքերի արտադրության մեջ դժվար է եղել ցածր արդյունավետության և նյութական անբավարար հատկությունների պատճառով: Սակայն այս իրավիճակը աստիճանաբար փոխվում է աշխարհի բազմաթիվ կենտրոնների հետազոտողների աշխատանքի շնորհիվ։

Քրտնաջան փորձերի միջոցով բարելավվել են XNUMXD տպագրության երկու հիմնական տեխնոլոգիաները. մետաղի լազերային նստեցում (LMD) և ընտրովի լազերային հալեցում (ULM): Լազերային տեխնոլոգիան հնարավորություն է տալիս ճշգրիտ ստեղծել նուրբ մանրամասներ և ստանալ մակերեսի լավ որակ, ինչը հնարավոր չէ 50D էլեկտրոնային ճառագայթով տպագրությամբ (EBM): SLM-ում լազերային ճառագայթի կետն ուղղվում է նյութի փոշու վրա՝ տեղական եռակցելով այն ըստ տրված օրինաչափության՝ 250-ից 3 միկրոն ճշգրտությամբ: Իր հերթին, LMD-ն օգտագործում է լազեր՝ փոշին մշակելու համար՝ ինքնակառավարվող XNUMXD կառուցվածքներ ստեղծելու համար:

Այս մեթոդներն ապացուցել են, որ շատ խոստումնալից են ինքնաթիռի մասեր ստեղծելու համար: և, մասնավորապես, մետաղի լազերային նստեցումը ընդլայնում է օդատիեզերական բաղադրիչների նախագծման հնարավորությունները: Դրանք կարող են պատրաստվել բարդ ներքին կառուցվածքով և նախկինում անհնարին գրադիենտներով նյութերից: Բացի այդ, երկու լազերային տեխնոլոգիաները հնարավորություն են տալիս ստեղծել բարդ երկրաչափության արտադրանք և ձեռք բերել արտադրանքի ընդլայնված ֆունկցիոնալություն համաձուլվածքների լայն տեսականիից:

Անցյալ սեպտեմբերին Airbus-ը հայտարարեց, որ իր արտադրական A350 XWB-ն համալրել է հավելյալ տպագրությամբ: տիտանի բրա, արտադրված է Arconic. Սա վերջը չէ, քանի որ Arconic-ի պայմանագիրը Airbus-ի հետ նախատեսում է 3D տպագրություն տիտանի-նիկելի փոշուց։ մարմնի մասեր i շարժիչ համակարգ. Այնուամենայնիվ, պետք է նշել, որ Arconic-ը ոչ թե լազերային տեխնոլոգիա է օգտագործում, այլ EBM էլեկտրոնային աղեղի սեփական կատարելագործված տարբերակը։

Մետաղագործության մեջ հավելումների տեխնոլոգիաների զարգացման կարևոր իրադարձություններից մեկը, հավանաբար, կլինի առաջին նախատիպը, որը ներկայացված կլինի հոլանդական Damen Shipyards Group-ի կենտրոնակայանում 2017 թվականի աշնանը: նավի պտուտակ անվամբ մետաղական համաձուլվածք VAAMpeller. Համապատասխան փորձարկումներից հետո, որոնց մեծ մասն արդեն տեղի է ունեցել, մոդելը հնարավորություն ունի հավանության արժանանալու նավերում օգտագործելու համար:

Քանի որ մետաղամշակման տեխնոլոգիայի ապագան չժանգոտվող պողպատի փոշիների կամ համաձուլվածքների բաղադրիչների մեջ է, արժե ծանոթանալ այս շուկայի հիմնական խաղացողներին: Համաձայն 2017 թվականի նոյեմբերին հրապարակված «Additive Manufacturing Metal Powder Market Report»-ի՝ 3D տպագրության մետաղական փոշիների ամենակարևոր արտադրողներն են՝ GKN, Hitachi Chemical, Rio Tinto, ATI Powder Metals, Praxair, Arconic, Sandvik AB, Renishaw, Höganäs: , Metaldyne Performance Group, BÖHLER Edelstahl, Carpenter Technology Corporation, Aubert & Duval:

Պտուտակային տպագիր WAAMpeller

Հեղուկ փուլ

Մետաղական հավելումների ամենահայտնի տեխնոլոգիաները ներկայումս հիմնված են փոշու օգտագործման վրա (այսպես է ստեղծվում վերոհիշյալ վիբենիտը) «թրծված» և լազերային միաձուլված սկզբնական նյութի համար պահանջվող բարձր ջերմաստիճաններում: Այնուամենայնիվ, նոր հասկացություններ են ի հայտ գալիս: Պեկինում Չինաստանի Գիտությունների ակադեմիայի կրիոբիոբժշկական ինժեներական լաբորատորիայի հետազոտողները մեթոդ են մշակել. 3D տպագրություն «թանաքով», որը բաղկացած է սենյակային ջերմաստիճանից մի փոքր բարձր հալման կետով մետաղական համաձուլվածքից։ Science China Technological Sciences ամսագրում հրապարակված հետազոտության մեջ հետազոտողներ Լյու Ջինգը և Վան Լեյը ցուցադրում են գալիումի, բիսմուտի կամ ինդիումի վրա հիմնված համաձուլվածքների հեղուկ փուլային տպագրության տեխնիկա՝ նանոմասնիկների ավելացումով:

Մետաղների նախատիպավորման ավանդական մեթոդների համեմատ՝ հեղուկ փուլային 3D տպագրությունն ունի մի քանի կարևոր առավելություններ։ Նախ, կարելի է հասնել եռաչափ կառույցների արտադրության համեմատաբար բարձր արագության: Բացի այդ, այստեղ դուք կարող եք ավելի ճկուն կերպով կարգավորել հովացուցիչի ջերմաստիճանը և հոսքը: Բացի այդ, հեղուկ հաղորդիչ մետաղը կարող է օգտագործվել ոչ մետաղական նյութերի (օրինակ՝ պլաստմասսա) հետ համատեղ, ինչը ընդլայնում է բարդ բաղադրիչների նախագծման հնարավորությունները:

Ամերիկյան Հյուսիսարևմտյան համալսարանի գիտնականները նաև մշակել են մետաղական 3D տպագրության նոր տեխնիկա, որն ավելի էժան է և ավելի քիչ բարդ, քան նախկինում հայտնի էր: Մետաղական փոշու, լազերների կամ էլեկտրոնային ճառագայթների փոխարեն այն օգտագործում է սովորական վառարան i հեղուկ նյութ. Բացի այդ, մեթոդը լավ է աշխատում մետաղների, համաձուլվածքների, միացությունների և օքսիդների լայն տեսականիով: Սա նման է վարդակային կնիքին, որը մենք գիտենք պլաստիկի հետ: «Թանաքը» բաղկացած է հատուկ նյութի մեջ լուծված մետաղի փոշուց՝ էլաստոմերի ավելացմամբ։ Կիրառման պահին այն գտնվում է սենյակային ջերմաստիճանում։ Այնուհետև վարդակից կիրառվող նյութի շերտը ցողում է նախորդ շերտերի հետ վառարանում ստեղծված բարձր ջերմաստիճանում: Տեխնիկան նկարագրված է Advanced Functional Materials մասնագիտացված ամսագրում:

Չինական հեղուկ մետաղի փուլային տպագրության մեթոդ

2016 թվականին Հարվարդի հետազոտողները ներկայացրել են մեկ այլ մեթոդ, որը կարող է ստեղծել XNUMXD մետաղական կառուցվածքներ։ տպված «օդում». Հարվարդի համալսարանը ստեղծել է 3D տպիչ, որը, ի տարբերություն մյուսների, չի ստեղծում առարկաներ շերտ առ շերտ, այլ բարդ կառուցվածքներ է ստեղծում «օդում»՝ ակնթարթորեն սառչող մետաղից։ Ջոն Ա. Փոլսոնի ճարտարագիտության և կիրառական գիտությունների դպրոցում ստեղծված սարքը տպում է առարկաներ՝ օգտագործելով արծաթի նանոմասնիկներ: Կենտրոնացված լազերը տաքացնում է նյութը և միաձուլում այն՝ ստեղծելով տարբեր կառուցվածքներ, ինչպիսին է պարույրը:

Բարձր ճշգրտությամբ 3D տպագրված սպառողական ապրանքների շուկայի պահանջարկը, ինչպիսիք են բժշկական իմպլանտները և ինքնաթիռի շարժիչի մասերը, արագորեն աճում է: Եվ քանի որ արտադրանքի տվյալները կարող են կիսվել ուրիշների հետ, ամբողջ աշխարհի ընկերությունները, եթե նրանք մուտք ունենան մետաղի փոշի և ճիշտ 3D տպիչ, կարող են աշխատել լոգիստիկայի և գույքագրման ծախսերը նվազեցնելու ուղղությամբ: Ինչպես հայտնի է, նկարագրված տեխնոլոգիաները մեծապես նպաստում են բարդ երկրաչափության մետաղական մասերի արտադրությանը՝ առաջ անցնելով արտադրության ավանդական տեխնոլոգիաներից։ Մասնագիտացված հավելվածների զարգացումը, ամենայն հավանականությամբ, կհանգեցնի գների իջեցմանը և 3D տպագրության օգտագործման բաց լինելուն նաև սովորական ծրագրերում:

Ամենադժվար շվեդական պողպատը՝ 3D տպագրության համար.

Աշխարհի ամենադժվար պողպատը - պատրաստված է Ուփսալայում, Շվեդիա

Ալյումինե ֆիլմ տպագրության համար. 

Մետաղագործության բեկում. բարձր ամրության ալյումինի 3D տպագրություն