3D-Metalldruck
Kurze Beschreibung:
Metall 3D-Druck istein Prozess zum Formen von Teilen durch Erhitzen, Sintern, Schmelzen und Abkühlen von Metallpulver durch Laser- oder Elektronenstrahlabtastung unter der Kontrolle eines Computers. Der 3D-Druck benötigt keine Form, bildet sich schnell und kostengünstig und eignet sich für die Proben- und Kleinserienfertigung.
Der Metall-3D-Druck (3DP) ist eine Art Rapid-Prototyping-Technologie. Es handelt sich um eine Technologie, die auf einer digitalen Modelldatei basiert und Pulvermetall oder Kunststoff und andere Klebematerialien verwendet, um Objekte durch Schichtdruck zu konstruieren. Der Unterschied zwischen 3D-Metalldruck und 3D-Kunststoffdruck: Dies sind zwei Technologien. Der Rohstoff für den 3D-Metalldruck ist Metallpulver, das durch Laser-Hochtemperatursintern hergestellt und gedruckt wird. Das für den 3D-Kunststoffdruck verwendete Material ist flüssig, das durch ultraviolette Strahlen unterschiedlicher Wellenlänge auf das flüssige Material abgestrahlt wird, was zu einer Polymerisationsreaktion und Härtung führt.
1. Eigenschaften des Metall-3D-Drucks
1. Vorteile des Metall-3D-Drucks
A. Rapid Prototyping von Teilen
B. Diese Technologie kann dünne Metallpulvermaterialien verwenden, um komplexe Formen herzustellen, die mit herkömmlichen Technologien wie Gießen, Schmieden und Verarbeiten nicht realisiert werden können.
Im Vergleich zu herkömmlichen Herstellungsverfahren bietet der 3D-Druck viele Vorteile, darunter:
EIN . hohe Gesamtauslastung der Materialien;
B. Keine Notwendigkeit, die Form zu öffnen, weniger Herstellungsprozess und kurzer Zyklus;
C Die Herstellungszykluszeit ist kurz. Insbesondere der 3D-Druck von Teilen mit komplexen Formen nimmt ein Fünftel oder sogar ein Zehntel der Zeit der normalen Bearbeitung in Anspruch
D. Teile mit komplexer Struktur können hergestellt werden, wie z. B. ein interner konformer Strömungskanal;
E. freies Design gemäß den Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften ohne Berücksichtigung des Herstellungsprozesses.
Seine Druckgeschwindigkeit ist nicht hoch und es wird normalerweise bei der schnellen Herstellung von Einzel- oder Kleinserienteilen ohne die Kosten und die Zeit des Öffnens der Form verwendet. Obwohl der 3D-Druck nicht für die Massenproduktion geeignet ist, kann er zur schnellen Herstellung verschiedener Formen für die Massenproduktion verwendet werden.
2. Nachteile des Metall-3D-Drucks
Der 3D-Metalldruck bietet neue Gestaltungsmöglichkeiten, z. B. die Integration mehrerer Komponenten in den Produktionsprozess, um den Materialverbrauch und die Kosten für die Formenbearbeitung zu minimieren.
EIN) . Die Abweichung von 3D-Metalldruckteilen ist im Allgemeinen größer als +/- 0,10 mm, und die Genauigkeit ist nicht so gut wie bei normalen Werkzeugmaschinen.
B) Die Wärmebehandlungseigenschaft des 3D-Drucks von Metall wird verformt: Das Verkaufsargument des 3D-Drucks von Metall ist hauptsächlich hohe Präzision und seltsame Form. Wenn der 3D-Druck von Stahlteilen wärmebehandelt wird, verlieren die Teile an Präzision oder müssen von Werkzeugmaschinen erneut verarbeitet werden
Ein Teil der herkömmlichen Materialreduktionsbearbeitung kann eine sehr dünne Härtungsschicht auf der Oberfläche der Teile erzeugen. 3D-Druck ist nicht so gut. Darüber hinaus sind das Ausdehnen und Zusammenziehen der Stahlteile bei der Bearbeitung schwerwiegend. Die Temperatur und die Schwerkraft der Teile haben schwerwiegende Auswirkungen auf die Genauigkeit
2. Materialien für den Metall-3D-Druck
Es umfasst Edelstahl (AISI316L), Aluminium, Titan, Inconel (Ti6Al4V) (625 oder 718) und martensitischen Stahl.
1) Werkzeug- und martensitische Stähle
2). rostfreier Stahl.
3). Legierung: Die am häufigsten verwendete Metallpulverlegierung für 3D-Druckmaterialien sind reines Titan und Titanlegierung, Aluminiumlegierung, Nickelbasislegierung, Kobaltchromlegierung, Kupferbasislegierung usw.
Kupfer 3D-Druckteile
Stahl 3D-Druckteile
Aluminium 3D-Druckteile
3D-Druckformeinsatz
3. Arten des Metall-3D-Drucks
Es gibt fünf Arten von Metall-3D-Drucktechnologien: SLS, SLM, npj, Objektiv und EBSM.
1). selektives Lasersintern (SLS)
SLS besteht aus einem Pulverzylinder und einem Formzylinder. Der Kolben des Pulverzylinders steigt an. Das Pulver wird vom Pulverfertiger gleichmäßig auf den Formzylinder gelegt. Der Computer steuert die zweidimensionale Abtastspur des Laserstrahls gemäß dem Schichtmodell des Prototyps. Das feste Pulvermaterial wird selektiv gesintert, um eine Schicht des Teils zu bilden. Nach Abschluss einer Schicht fällt der Arbeitskolben um eine Schichtdicke ab, das Pulververteilungssystem verteilt neues Pulver und steuert den Laserstrahl, um die neue Schicht abzutasten und zu sintern. Auf diese Weise wird der Zyklus Schicht für Schicht wiederholt, bis die dreidimensionalen Teile gebildet sind.
2). selektives Laserschmelzen (SLM)
Das Grundprinzip der laserselektiven Schmelztechnologie besteht darin, das dreidimensionale Volumenmodell des Teils mithilfe der dreidimensionalen Modellierungssoftware wie Pro / E, UG und CATIA auf dem Computer zu entwerfen und dann das dreidimensionale Modell durch das zu schneiden Schneiden Sie die Software, erhalten Sie die Profildaten jedes Abschnitts, generieren Sie den Füllabtastpfad aus den Profildaten, und die Ausrüstung steuert das selektive Schmelzen des Laserstrahls gemäß diesen Füllabtastlinien. Jede Schicht Metallpulvermaterial wird schrittweise in drei Schichten gestapelt. dimensionale Metallteile. Bevor der Laserstrahl mit dem Scannen beginnt, drückt die Pulververteilungsvorrichtung das Metallpulver auf die Grundplatte des Formzylinders, und dann schmilzt der Laserstrahl das Pulver auf der Grundplatte gemäß der Füllabtastlinie der aktuellen Schicht und verarbeitet das Stromschicht, und dann senkt der Formzylinder einen Schichtdickenabstand, der Pulverzylinder steigt um einen bestimmten Dickenabstand an, die Pulververteilungsvorrichtung verteilt das Metallpulver auf der verarbeiteten Stromschicht und das Gerät passt sich an Geben Sie die Daten der nächsten Schichtkontur für ein Verarbeitung und dann Schicht für Schicht verarbeiten, bis das gesamte Teil verarbeitet ist.
3) . Nanopartikel-Sprühmetallumformung (NPJ)
Die gewöhnliche 3D-Drucktechnologie von Metall besteht darin, Metallpulverpartikel mit einem Laser zu schmelzen oder zu sintern, während die npj-Technologie nicht die Pulverform, sondern den flüssigen Zustand verwendet. Diese Metalle werden in Form einer Flüssigkeit in ein Röhrchen gewickelt und in einen 3D-Drucker eingesetzt, der beim 3D-Druck von Metall "geschmolzenes Eisen" mit Metallnanopartikeln verwendet, um in Form zu sprühen. Der Vorteil ist, dass das Metall mit geschmolzenem Eisen bedruckt wird, das gesamte Modell weicher wird und der gewöhnliche Tintenstrahldruckkopf als Werkzeug verwendet werden kann. Wenn der Druck abgeschlossen ist, verdampft die Baukammer die überschüssige Flüssigkeit durch Erhitzen, wobei nur das Metallteil übrig bleibt
4). Laser in der Nähe der Netzformung (Linse)
Die Laser-Near-Net-Shaping-Technologie (Linsen) nutzt gleichzeitig das Prinzip des Laser- und Pulvertransports. Das 3D-CAD-Modell des Teils wird vom Computer geschnitten, und die Konturdaten der 2D-Ebene des Teils werden erhalten. Diese Daten werden dann in die Bewegungsspur des NC-Arbeitstisches umgewandelt. Gleichzeitig wird das Metallpulver mit einer bestimmten Vorschubgeschwindigkeit in den Laserfokusbereich eingespeist, schnell geschmolzen und verfestigt, und dann können die netznahen Teile durch Stapeln von Punkten, Linien und Oberflächen erhalten werden. Die Formteile können ohne oder nur mit geringem Verarbeitungsaufwand verwendet werden. Objektiv kann die formfreie Herstellung von Metallteilen realisieren und eine Menge Kosten sparen.
5). Elektronenstrahlschmelzen (EBSM)
Die Elektronenstrahlschmelztechnologie wurde zuerst von der Firma arcam in Schweden entwickelt und eingesetzt. Sein Prinzip besteht darin, eine Elektronenkanone zu verwenden, um Energie hoher Dichte abzuschießen, die durch Elektronenstrahl nach Ablenkung und Fokussierung erzeugt wird, wodurch die gescannte Metallpulverschicht auf lokaler kleiner Fläche eine hohe Temperatur erzeugt, was zum Schmelzen von Metallpartikeln führt. Durch kontinuierliches Abtasten des Elektronenstrahls schmelzen und verfestigen sich die winzigen geschmolzenen Metallpools gegenseitig und bilden nach dem Verbinden die lineare Metall- und Oberflächenmetallschicht.
Unter den oben genannten fünf Metalldrucktechnologien sind SLS (selektives Lasersintern) und SLM (selektives Laserschmelzen) die Hauptanwendungstechnologien im Metalldruck.
4. Anwendung des Metall-3D-Drucks
Es wird häufig im Formenbau, im Industriedesign und in anderen Bereichen zur Herstellung von Modellen verwendet, und dann wird es schrittweise bei der direkten Herstellung einiger Produkte und dann allmählich bei der direkten Herstellung einiger Produkte verwendet. Es gibt bereits Teile, die mit dieser Technologie gedruckt wurden. Die Technologie findet Anwendung in den Bereichen Schmuck, Schuhe, Industriedesign, Architektur, Ingenieurwesen und Bauwesen (AEC), Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Dental- und Medizinindustrie, Bildung, geografische Informationssysteme, Bauingenieurwesen, Schusswaffen und anderen Bereichen.
Der Metall-3D-Druck mit den Vorteilen des direkten Formens, ohne Form, des personalisierten Designs und der komplexen Struktur, der hohen Effizienz, des geringen Verbrauchs und der geringen Kosten wurde in den Bereichen Petrochemie, Luft- und Raumfahrt, Automobilbau, Spritzguss und Gießen von Leichtmetalllegierungen in großem Umfang eingesetzt , medizinische Behandlung, Papierindustrie, Energiewirtschaft, Lebensmittelverarbeitung, Schmuck, Mode und andere Bereiche.
Die Produktivität beim Metalldruck ist nicht hoch und wird normalerweise für die schnelle Herstellung von Einzel- oder Kleinserienteilen ohne die Kosten und die Zeit des Öffnens der Form verwendet. Obwohl der 3D-Druck nicht für die Massenproduktion geeignet ist, kann er zur schnellen Herstellung verschiedener Formen für die Massenproduktion verwendet werden.
1). Industriebereich
Gegenwärtig haben viele Industrieabteilungen Metall-3D-Drucker als ihre täglichen Maschinen verwendet. In der Prototypenfertigung und Modellproduktion wird fast die 3D-Drucktechnologie eingesetzt. Gleichzeitig kann es auch zur Herstellung einiger großer Teile verwendet werden
Der 3D-Drucker druckt die Teile aus und setzt sie dann zusammen. Im Vergleich zum herkömmlichen Herstellungsverfahren kann die 3D-Drucktechnologie die Zeit verkürzen und die Kosten senken, aber auch eine höhere Produktion erzielen.
2). medizinischen Bereich
Metall-3D-Druck ist im medizinischen Bereich, insbesondere in der Zahnmedizin, weit verbreitet. Im Gegensatz zu anderen Operationen wird beim Drucken von Zahnimplantaten häufig der 3D-Metalldruck verwendet. Der größte Vorteil der 3D-Drucktechnologie ist die Anpassung. Ärzte können Implantate entsprechend den spezifischen Bedingungen des Patienten entwerfen. Auf diese Weise reduziert der Behandlungsprozess des Patienten die Schmerzen und es treten weniger Probleme nach der Operation auf.
3) . Schmuck
Gegenwärtig wandeln sich viele Schmuckhersteller vom 3D-Druck von Harz und der Herstellung von Wachsformen zum 3D-Druck von Metall um. Mit der kontinuierlichen Verbesserung des Lebensstandards der Menschen ist auch die Nachfrage nach Schmuck höher. Die Leute mögen keinen gewöhnlichen Schmuck mehr auf dem Markt, sondern möchten einzigartigen, maßgeschneiderten Schmuck haben. Daher wird es der zukünftige Entwicklungstrend der Schmuckindustrie sein, Anpassungen ohne Schimmel zu realisieren, wobei der 3D-Metalldruck eine sehr wichtige Rolle spielen wird.
4). Luft- und Raumfahrt
Viele Länder der Welt haben begonnen, Metall-3D-Drucktechnologie einzusetzen, um die Entwicklung der nationalen Verteidigung, der Luft- und Raumfahrt und anderer Bereiche zu erreichen. Die weltweit erste in Italien gebaute 3D-Druckerei von GE ist für die Herstellung von Teilen für Schaltstrahltriebwerke verantwortlich, was die Leistungsfähigkeit des 3D-Metalldrucks unter Beweis stellt.
5). Automobil
Die Anwendungszeit des Metall-3D-Drucks in der Automobilindustrie ist nicht zu lang, hat aber ein großes Potenzial und eine schnelle Entwicklung. Derzeit untersuchen BMW, Audi und andere bekannte Automobilhersteller ernsthaft, wie die Metall-3D-Drucktechnologie zur Reform des Produktionsmodus eingesetzt werden kann
Der 3D-Metalldruck ist nicht auf die komplexe Form der direkt geformten, schnellen und effizienten Teile beschränkt und erfordert keine hohen Investitionen in die Form, die für die moderne Fertigung geeignet ist. Es wird jetzt und in Zukunft schnell entwickelt und angewendet. Wenn Sie Metallteile haben, die 3D-Druck benötigen, kontaktieren Sie uns bitte.
Der 3D-Metalldruck ist nicht auf die komplexe Form der direkt geformten, schnellen und effizienten Teile beschränkt und erfordert keine hohen Investitionen in die Form, die für die moderne Fertigung geeignet ist. Es wird jetzt und in Zukunft schnell entwickelt und angewendet. Wenn Sie Metallteile haben, die 3D-Druck benötigen,bitte kontaktieren Sie uns.
