Слипнется
Мальчик в клубе склеил модель
Если рассматривать проблему увеличения скорости 3D печати металлами и массового производства, то нельзя не обратить внимание на большую группу технологий печати металлами, про которую почти ничего не писал.
Сразу предупреждение. Многие полимерные материалы горючи и токсичны, или воняют так, что лучше не трогать. Категорически не рекомендую дома не делать - это по большей части индустриальные технологии.
Это различные вариации технологий печати металлическими порошками с каким-то полимерным связующим. Это множество технологий, некоторые оригинальны, некоторые отличаются только маркетинговым наименованием, но попробую описать.
В общем виде это технологии где используется не только металлический порошок, но и какое-то полимерное связующее для скрепления этого порошка в осмысленную форму.
Такие технологии объединяет общая технологическая цепочка:
Сначала надо получить какое-то изделие из порошка с полимерным связующим;
Потом очистить от ненужного порошка, добиться “закрепления” формы (т.н. “зеленая деталь”) - иногда эту стадию можно пропустить;
Добиться спекания порошка в “зеленой детали”. Дальше уже варианты по задаче.
По полимерному связующему это все можно разделить на несколько вариантов:
Полимерное связующее напоминает пластилин, глину, воск. Металлический порошок заранее смешан с этим всем. Печатают выдавливанием этой смеси по определенной траектории. Похоже на выдавливание зубной пасты из тюбика. Обычно держит форму само собой. Есть вариации с печатью каплями, которые быстро застывают;
Полимерное связующее жидкое. Смешано с порошком металла до образования суспензии (твердые частицы в жидкости). Хотя, можно использовать и клеевые составы, на практике используют только фотополимеризацию. Т.е. когда полимер застывает только под действием света на определенной длине волны. Можно печать точка за точкой - сканирование как в старых кинескопах, можно засвечивать сразу сечение - как картинка с ЖК монитора. Форму держит хорошо. Но обычно ещё нужна отмывка от оставшейся жидкости и завершение фотополимеризации дополнительной подсветкой;
Порошок насыпают слой за слоем. Потом нужный рисунок сечения печатают каплями. Как в обычном струйном принтере. Может быть использован клей. Но обычно опять же используют фотополимерные смолы, которые дополнительно отверждают светом на какой-либо длине волны. Фотополимеризацию используют из-за возможности достижения высокой точности - свет можно сфокусировать в очень маленькое пятно. Есть вариации с несением порока сразу, но распространения не получили. Есть вариант с т.н. плакированным порошком, когда частицы уже покрыты каким-то полимером и дальше их уже сплавляют.
Далее надо как-то полимерную часть удалить. Обычно это делают в печи и выдерживают при определенной температуре. Когда полимер “уходит”, а частицы металла немного “приплавляются” друг к другу.
Полимерные композиции используют разные. Но в основном это три вариации:
Выплавляемые композиции, т.е. полимер просто плавится и утекает;
Летучие композиции - полимер полностью испаряется при какой-то температуре;
Выжигаемые композиции. Полимер просто сгорает при определенной температуре. Тут естественно нужно сгорание максимально полное - т.н. низкая зольность (мало золы остаётся).
После того, как полимер удален и частицы порошка схватились между собой - уже деталь отжигают в печи для образования уже прочных связей между частицами металла. После этого проводят какие-то дополнительные операции вроде обработки поверхности.
Ещё пару лет назад все “хоронили” технологии прямой печати металлом из-за очень высоких скоростей этих технологий, особенно у принтеров с печатающими полимерными материалами головками (их в основном разрабатывают и производят компании специализирующиеся на обычных принтерах - какая неожиданность). Но производительность таких систем для индустрии уперлась не в саму печать, а последующие операции и другие вещи:
Хотя скорость очень высокая, но последующая необходимость удаления полимерного связующего и отжиг деталей требует часто большего времени чем прямая печать и при массовом производстве уже пропускная способность определяется печами, что дорогое удовольствие;
Из-за физики процесса происходит сплавление частиц металла между собой, заполняются поры где был полимер и… размеры такого изделия уменьшаются. Это не может обеспечить высокую точность и часто приводит к разрушению изделий в процессе обработки;
Низкие прочностные характеристики таких изделий. Очень сложно в таких технологиях добиться высокой плотности изделий. Серьезных нагрузок они не выдерживают. Т.е. дверную ручку, вентилятор в машину, крышку от пыли ещё можно сделать, что-то крепкое нет. В свое время эта проблема остановила развитие порошковой металлургии - не так много приложений для использования. Собственно, эту нишу поддерживали по несколько иным причинам. Хотя есть ниши где как раз нужна хорошая пористость.
Есть ещё чисто технические и физико-химические сложности с этими технологиями, но об этом в другом посте.
Т.е. эти технологии очень удобны для ряда приложений - за пределами своих ниш они распространения не получили. Да, часть компаний-разработчиков подняли деньги на хайпе на такие технологии (я без осуждения - все так делают), часть компаний уже имели нужные составляющие - вроде технологий разработки обычных принтеров). Но… по результатам… пока потолок, что по скорости, что по качеству. Что-то мог упустить из виду, но в общем виде как-то так.
Тут опять же примечание. Т.к. это индустрия, то применяют что выгодно и удобно, т.е. это не делает эти технологии плохими или хорошими, есть приложения где они наиболее применимы.
Так что, если вам необходимы подобные 3D принтеры и технологии - это обсуждаемо.
Мы занимаемся разработкой и производством 3D принтеров для печати металлами. Специализируемся на LB-PBF технологиях. Но возможна разработка и других технологий.
Last updated