Опять про микропечать
И опять про микропечать
Возвращаясь к теме микропечати, т.е. печати каких-то изделий с микронным точностями.
В текущем состоянии современная печать металлами построена на работе с порошками и проволоками. Другие технологии пока носят маргинальный характер и распространяются сильно медленнее. Печать проволокой, при несколько более простых подходах чем печать порошками, имеет ограничения по доступным геометрическим формам конечных изделий, имеет ограниченные возможности при работе со структурой материала. Пока для микропечати остаются порошки и связанные с ними технологии.
Различные технологии печати с порошками, сопровождаемые использованием различных связующих, имеют свои преимущество вроде простоты конструкции печатющих устройств (относительной простоты), понятных подходов при выборе порошка и связующего. Простейший наглядный пример, выдавливание зубной пасты из тюбика или геля. Но эта группа технологий страдает от традиционных для порошковой металлургии болезней. Это низкие конструкционные характеристики - при удалении связующего всегда остаются поры, изменение размеров при термической обработке (что может деформировать изделия), и необходимость в сложной технологической цепочке по доведению до нужных характеристик, все эти зеленые детали.
С технологиями плавления порошка, что лазером, что электронным пучком, кажется проще, на первый взгляд. В деталях всё сложнее.
Порошки должны течь. Это требование для технологии. Чем меньше размеры частиц порошка, тем больше у частиц площадь соприкосновения с другими частицами. При уменьшении размеров частиц такие порошки перестают быть текучими - т.е. начинают вести себя как целое тело. Для наглядности - слежавшийся сахар (хотя там несколько другие механизмы). Если порошок плохо течет, то при нанесении слоёв порошка будут образовывать пустоты и разрывы. А это плохо для конечных изделий - прочностные характеристики будут страдать.
Современная технология печати основана на порошках 5-40 микрометров - они сохраняют нужную текучесть. Но! Если ими пытаться печать изделия с точностями менее 5 микрон - ничего не получится. Точнее половины радиуса частицы порошка не будет. Т.е. 2-3 микрона в лучшем случае, а то и 20.
Т.е. первая проблема, возникающая при работе с такими технологиями - нужно разобраться с технологиями дозирования порошка и нанесения слоёв порошка без разрывов и пустот. Это решаемо. Но уже это развитие технологии, а не масштабирование “в лоб”.
Следующая проблема - как плавить порошок. Оптика позволяет добиться области плавления сопоставимой с длиной волны используемого излучения в случае света в общем случае и половины длины волны в частном (оккультные методики с четвертью длины волны и прочее пока не рассматриваем). Где-то от 1го до 0.5ти микрона в случае ИК лазера, и от 400-600 до 200-300 нм в случае использования синих и зелёных лазеров. Ультрафиолетовые лазеры пока до промышленности толком не дошли. Но длина волны длиной волны. А как передать нужное количество энергии для обеспечения плавления? Это ж надо еще все эти фотоны запихнуть в оптику. И это не исследовательский прибор - оно должно лет 7 проработать. Тут аналогично разбираются.
Но опять вспомнят про электронный пучок. Вот в электронном микроскопе ж разрешение! Ага, конечно. Для точной печати электронный пучок не подходит - при передаче нужного количества энергии электроны стадами разбегаются - металлы хорошие проводники. А электроны участвуют в переносе тепла - все эти точности накроются медным тазом - сплавляется все вокруг. Ну и не для всех материалов пока подходит. Но это на текущем уровне, дальше может все и измениться.
Дальше уже упираемся в производительность и точность.
При печати каждый раз все это вот всё (ванну с порошком) надо сдвигать вниз на толщину слоя порошка. Т.е. на эти самые микрометры и нанометры. Тут уже упираемся в точность механики, а она имеет свои пределы из-за методов обработки. Другая проблема - управляющие системы. Они, если цифровые, имеют свое разрешение, все эти битные шаги и прочее. Т.е. больше определенных шагов (слоёв порошка) сделать - нужна лучше электроника. Все эти ЦАП и АЦП.
Производительность аналогично уменьшается. Если у вас слой порошка утончается за раз в 10 раз, то и для печати аналогичной массы требуется в 10 раз больше шагов. “Рисовать” всеми этими лазерами быстро аналогично не получится и т.д.
Короче, сложно, все это, но решаемо.
Контроль. Маленькие детальки требуют маленьких “глазок” посмотреть. Шутка. Методы контроля тут усложняются. Сейчас и для “обычной” печати проблема контроля не решена. Например, рентгеновская томография дефекты меньше 1 микрона не видит, а этот один микрон видит, если он один и ничего ему не мешает.
Ой. Про пост-обработку забыл.
Как ты точно не печатай - поверхность изделий потом придется обрабатывать. Все эти ЧПУ имеют пределы точности, одноканальны. Высыпали вы ведро маленьких шестеренок. Напечатали за день, обрабатывать год будете. И тут все интересно. Но, надеюсь решаемо.
А как это вот все перемещать, сортировать, разделять и прочее. Головная боль. Опять мешки с мясом нужны - микро плохо автоматизировано.
Но это все можно сделать. Как? Разрабатывать надо.
Мы разрабатываем, производим и поставляем 3D принтеры для печати металлами.
Last updated