Крупные изделия
Динозавр не вымер - он просто так пахнет
Динозавр не вымер - он просто так пахнет
Микропечать, “обычная печать” это интересно, но есть ещё и направление печати крупных и больших изделий. Тут опять надо поставить упоминание, что аддитивные технологии это скорее концепция производства чего-то. А собственно под аддитивные технологии это большое количество совершенно разных технологий в разных областях. Ну и опять же это все в разном виде применимо много где и я пишу именно про металлы, на остальное, т.к. этим остальным не занимаемся особо время не трачу. Т.е. строительные технологии печати, печать полимерами, производство тиранозавров в полный рост - это только по остаточному принципу. Ну пока про металлы.
Для начала надо провести границу где собственно начинаются эти крупные и большие изделия. В пластике ориентируются на размеры уровня на столе для крупных, а большие - человеческий рост и более. Для металлов наверное условно провести границу от куба с ребрами по 0.5 метра до 1 м для крупных, и от 1 метра для больших.
На текущий момент из множества технологий работы с металлами для создания крупных и больших изделий точно применимо и используется несколько технологий. Это т.н. Cold Spray, проволочные технологии (wire), DED технологии (Direct Energy Deposition - Прямо Энергия Осаждение - лучше не переводить осмысленной фразой), PBF технологии (Powder Bed Fusion - Порошок Ванна Плавление/Спекание). И несколько подробнее.
Cold Spray (в русскоязычной литературе - газодинамическое напыление) - построение изделий проходит за счёт разгона частиц металла до высоких скоростей и последующего плавления при ударении об поверхность (кинетическая энергия переходит в тепло). Технология интересная в том, что позволяет довольно быстро выращивать изделия, ниже требования по пожарной безопасности (т.е. могут работать с очень горючими металлами), пригодна для ремонта каких-то изделий на месте. Но требует значительной доли напиллинга - т.е. последующей постобработки, т.к. точности и поддержание формы оставляют желать лучшего. Относительно простая по сравнению с другими технологиями, т.к. не требует всяких лазеров и электронных пучков для плавления металла. Фактически это форсунка, компрессор, манипулятор или подобное.
Проволочные (wire) технологии печати это прямое развитие технологий сварки проволокой, но когда создается не отдельный сварной шов, а “сваривают” всю деталь. Для плавления проволоки используют аналогичные технологии плавления как и в сварке. Имеет два сильных преимущества. Это возможность масштабирования - производительность определяется диаметром проволоки. Т.е. чем толще проволока - тем быстрее идет печать. Второе - материалы. Видов проволоки очень много, она массово производится, можно обеспечить непрерывную подачу и т.д. Минусы - ограниченная геометрическая свобода - не все можно напечатать, не самые лучшие характеристики конечных изделий, требуется очень серьезная постобработка поверхности. Своя ниша у этой технологии есть. В силу простоты могут и сами на предприятии собрать. Редко кто-то выделяет в отдельные компании такое - могут почти все станкостроительные компании разработать.
DED технологии уже сложнее. Это развитие технологий напыления. Т.е. частицы металла каким-то образом или плавят в полете в потоке газа, либо в ванну расплава их распыляют. Для плавления используются лазеры, всякие плазмы, что придет на ум. Имеет плюсы в плане скорости работы, относительно низким требованиям к используемому порошку по форме. Но относительно низкая точность и опять же, довольно ограниченные в плане геометрии печатаемых изделий. Серьёзная проблема этой технологии - необходимость учитывать деформации при печати из-за больших размеров и особенностей охлаждения и рассеивания тепла. Вопрос, можно ли так создавать очень крупные изделия остается открытым.
И теперь самое интересное - PBF технологии. Это выплавление сечений изделия в слоях порошка, не “вырисовывание” как в других технологиях, а именно “закраска” сечение за сечением. Эти технологии имеют большую геометрическую свободу в плане получаемых изделий. Но для них требуются материалы высокого качества - жесткие требования к распределению частиц по размеру и форме отдельных частиц. Кроме этого, существуют и проблемы с масштабированием этой технологии при работе с крупными и большими изделиями. Для создания больших изделий требуется множество отдельных слоёв, а слои имеют толщину 10-30 микрометров. Т.е. для метрового изделия требуется огромное число слоёв. Тут уже начинаются проблемы механики - перемещать такие массы с хорошей точностью (куб метр на метр весит во многих случаях несколько тонн), проблемы стабильности (не очевидно выгода от перемещения оптики и устройств подачи порошка). Есть там множество других проблем, сопровождающих масштабирование этой технологии. Но этим продолжают заниматься. У этой технологии есть два ключевых преимущества.
Первое преимущество - качество. Именно эта технология обеспечивает наилучшее качество конечных изделий. Остальные далеко позади.
Второе преимущество - многоканальность. Другие технологии принципиально одноканальные. Т.к. все эти системы подачи, форсунки и прочее - это довольно крупные объекты. Для обеспечения работы над одним изделием в разных местах - нужно несколько таких устройств. Т.е. для них есть предел по скорости. В случае PBF технологий многоканальность обеспечивается проще - несколько лазеров или электронных пушек. В некоторых случаях уже 12 мощных лазеров ставят. В перспективе это могут быть какие-то системы “заливки” сечений сразу. Т.е. потенциально это одна из самых производительных технологий и некоторые направления это уже подтверждают. Кроме этого, надо учитывать, что многоканальность позволяет работать над несколькими меньшими устройствами на том же принтере, где можно печать и большие изделия. Т.е. более привлекательно для потребителей.
Есть и другие технологии. Где используются порошки с полимерным связующим, пасты и прочее. Там есть вопросы к масштабированию и пока я их не рассматриваю - у них своя ниша.
Мы занимаемся разработкой, производством и поставкой 3D принтеров для печати металлами. Возможно разработка принтеров по всем упомянутым технологиям. Специализируемся на LB-PBF технологиях.
Last updated