Для 3D-печати металлами разрабатывается так много новых и перспективных технологий, что может быть трудно угнаться за головокружительным множеством сокращений, машин и приложений. Одним из наиболее распространенных в настоящее время видов 3D-печати металлом является наплавка в порошковом слое. Вот что вам нужно знать.
Что такое плавление в порошковом слое?
Сварка в порошковом слое — это технология аддитивного производства, которая создает трехмерную деталь по одному слою за раз, используя мелкодисперсный порошок в качестве носителя для печати. Этот порошок спекается или плавится с использованием лазера или электронного луча в качестве источника тепла. Спекание и плавление приводят к разным результатам, но оба являются типами печати металлом методом порошкового наплавления.
Что такое спекание в 3D-печати?
Спекание — это использование тепла и механического уплотнения для формирования твердого объекта из порошка при температуре ниже точки плавления материала. Иногда для скрепления конструкции во время сборки используется связующее вещество, которое позже сгорает во время цикла отверждения в духовке. Этот подход имеет определенные преимущества с точки зрения скорости и простоты использования для создания 3D-форм, но полученный продукт не такой плотный и прочный, как расплавленный.
Что такое плавление в 3D-печати?
При этом типе печати порошок нагревается выше точки плавления, так что частицы свариваются в полностью плотное твердое вещество. Такая система требует более мощного источника энергии и более контролируемых условий внутри рабочей камеры для получения стабильных результатов.
Известные системы на основе лазеров известны как селективное лазерное плавление (SLM), прямое лазерное спекание металла (DMLS) или прямое лазерное плавление металла (DMLM). Это обозначения, первоначально созданные производителями машин, но теперь ставшие отраслевыми стандартами.
Как это работает?
Хотя производители машин используют несколько разные системы, в целом они следуют одному и тому же технологическому процессу. После подготовки 3D-чертежа CAD программное обеспечение системы управления делит этот файл на тысячи 2D-слоев. Эта информация вместе с параметрами управления процессом затем подается в печатную машину.
Внутри герметичной камеры принтера порошок распределяется по поверхности рабочей пластины. Лазерный или электронный луч выборочно плавит или спекает первый слой порошка, одновременно прикрепляя его к рабочей пластине. Затем платформу опускают на глубину одного слоя. Дополнительный порошок наносится на поверхность с помощью лезвия или тряпки, и процесс повторяется для следующего слоя.
В системах спекания окружающий порошок частично сплавляется электронным лучом. Этот полузатвердевший материал может затем выступать в качестве дополнительной физической поддержки, удерживая конструкцию на месте во время сборки. В других лазерных системах в программу необходимо включить опоры, которые затем удаляются после печати.
Каковы преимущества использования порошка?
Порошок может быть изготовлен в очень чистом виде, легко хранится и транспортируется. Внутри машины он хорошо разливается и течет, его можно уплотнить в небольшой объем, чтобы получить готовые плотные детали с относительно небольшой пористостью. Неиспользованный порошок легко перерабатывается, поэтому отходов остается мало.
Есть ли недостатки у использования порошка?
Не все порошки одинаковы. Более качественные и дорогие порошки будут иметь сферические зерна примерно одинакового размера. Другие могут быть очень крупными по размеру зерен и структуре, что дает более грубую поверхность с большей пористостью и, следовательно, меньшей прочностью.
Металлические порошки имеют большую открытую поверхность, поэтому они имеют тенденцию поглощать влагу из окружающей среды и могут быстро окисляться. Это требует осторожного обращения и обработки либо в герметичной камере, либо с использованием защитного газа. В продаже имеется также сравнительно мало металлических сплавов.
Наконец, лазерные системы плавят порошок фотонами света высокой энергии. Но свет может отражаться или рассеиваться порошком, снижая эффективность и создавая дефекты. Затем для компенсации этого используются лазеры более высокой мощности, что порождает другие проблемы, связанные с тепловым деформированием.
В чем преимущество плавления порошка перед спеканием?
Основным недостатком спекания является то, что готовая деталь не является полностью плотной, более пористой и, следовательно, менее прочной. Кроме того, спеченные детали необходимо отправить в печь для спекания, чтобы выжечь все связующие вещества и полностью затвердеть конструкцию. Это добавляет дополнительный этап процесса и стоимость.
