Осаждение материала путем направленного энергетического воздействия (Directed Energy Deposition)

Можно подумать, что среди технологий печатью металлом отсутствует похожая на обычную FDM, однако, это не совсем так. Вы не сможете плавить металлическую нить в своем настольном 3D-принтере, а вот крупные производители владеют такой технологией и пользуются ею. Есть два основных способа печатать цельнометаллическим материалом.

Один из них называется Directed Energy Deposition (DED) или лазерное наплавление (LMD). Он использует лазерный луч для сплавления металлического порошка, который медленно высвобождается и осаждается из экструдера, формируя слои объекта с помощью промышленного манипулятора.

Обычно это делается внутри закрытой камеры, однако, на примере компании MX3D, мы видим возможность реализации подобной технологии в сооружении настоящего полноразмерного моста, который был изготовлен в октябре 2018 года в Амстердаме.

 

Еще одна технология наплавления называется Electron Beam Additive Manufacturing (EBАM), это процесс формирования слоев очень мощным электронным лучом, с его помощью расплавляют титановую проволоку толщиной 3 мм и создают крупные конструкции.

 

Послойное нанесение связующего материала (Binder Jetting)

 

Изображение работы принтера ExOne:

Технология 3DP от ExOne — еще один профессиональный метод с послойным соединением. Слои образуются путем склеивания металлических частиц и их последующего спекания (или плавления) в высокотемпературной печи, как и при производстве керамических изделий.

Еще один метод, похожий на технологию производства керамики, замешивание металлического порошка в металлическую пасту. 3D-принтер выдавливает ее с помощью пневматической экструзии, подобно тому, как строительный 3D-принтер делает это с бетоном, чтобы сформировать 3D-объекты. После того, как нужная форма напечатана, объекты также спекают в печи.

Постобработка

Различные методы последующей обработки используются для улучшения механических свойств, точности и внешнего вида 3D-печатных деталей.

Обязательные этапы последующей обработки включают удаление остатков порошка и области поддержки, в то время как термообработка (термический отжиг) обычно используется для снятия остаточных напряжений и улучшения механических свойств детали.

Обработка на станках с ЧПУ может быть использована для получения сложных геометрических форм (например, отверстий или резьбы). Обработка давлением, металлизация, полировка и микро-обработка могут улучшить качество поверхности и усталостную прочность металлической 3D-печатной детали.

Спутниковая антенна, изготовленная с помощью технологии DMLS.

 

3D-принтеры для печати металлами:

Markforged

3D-принтер для печати металлами Metal X

Markforged — еще одна компания 3D-печати, которая фокусируется на том, чтобы сделать эту недоступную технологию более открытой для масс.

Markforged Metal X — это 3D-принтер для печати металлами, который предлагает комплекс­ное производственное решение. Компания заявляет, что ее 3D-принтер для печати металлами в десять раз дешевле, чем альтернативные 3D-системы печати металлами, что означает — менее 100 000 долларов.

Metal X имеет размер камеры 250 x 220 x 200 и высоту слоя 50 микрон. Подобно Desktop Studio Studio, этот 3D-принтер для печати металлами работает, расплавляя металлический порошок, который покрыт синтетическим связующим веществом, которое удаляется после печати, позволяя металлу соединиться в единое целое.

На веб-сайте компании Markforged демонстрирует различные типы металлических деталей, которые могут быть напечатаны в формате 3D, а также рассказывает о том, как пользователи могут сэкономить в производстве, используя собственную 3D-печать металлами.

Характеристики Markforged Metal X:

Размеры, мм	575 x 467 x 1120
Масса, кг	68
Программное обеспечение	Eiger
Рабочая камера	250 x 220 x 200 мм
Температура в области печати	1300 ° C
Технология печати	ADAM (Atomic Diffusion Additive Manufacturing)
Толщина слоя от	50 мкм
Поддерживаемые материалы	нержавеющая сталь 17-4 и 316L, алюминий 6061 и 7075, В 625, инструментальная сталь A-2 и D-2, титан Ti-6Al-4V,
Стоимость	по запросу, поставляется под заказ

HP Metal Jet

3D-принтер для печати металлами HP Metal Jet printer

Примеры изделий, напечатанные на принтере HP Metal Jet printer

Еще одна компания, которая осваивает 3D-печать металлами — HP. На международной выставке IMTS 2018 технологический гигант представил HP Metal Jet, печатающий по технологии похожей на Binder Jetting.

HP утверждает, что новая аддитивная система обеспечит пользователям в 50 раз большую производительность по значительно меньшей цене, по сравнению с другими методами 3D-печати.

Подобно технологии HP Multi Jet Fusion, HP Metal Jet использует послойное соединение с нанесением соединительного раствора на порошковую подложку, как обычный принтер на листы бумаги, после чего изделие отправляется в обжиг. Metal Jet предлагает область печати 430 x 320 x 200 мм, в четыре раза больше сопел и в два раза больше печатающих головок. Эта система будет использовать значительно меньшее количество соединительного раствора, обеспечивая при этом исключительную производительность и надежность. HP также сотрудничает с GKN Powder Metallurgy и Parmatech, предлагая свои услуги производства Metal Jet. Это позволит предприятиям заказывать промышленные металлические детали без необходимости закупать оборудование.

HP Metal Jet использует и развивает разработки HP для 3D-печати пластиком в применении к металлу. Использование точной системы нанесения связующего вещества HP Thermal Inkjet, вместе с применением стандартных металлических порошков (используемых обычно литья под давлением), обеспечивают низкую стоимость.

HP Metal Jet — технология струйной обработки, которая предлагает:

• Область печати 430 x 320 x 200 мм позволяет печатать несколько деталей за один сеанс (либо деталь большого размера).
• Детали могут быть свободно размещены в нескольких уровнях в порошковом слое, с целью оптимизации использования пространства рабочей камеры, увеличения производительности и уменьшения стоимости производства.
• Не требуется рабочая плита, по сравнению с селективной лазерной плавкой (SLM).
• Недорогие и высококачественные конечные детали, при производства партиями до 100 000.
• Лучшее в своем классе отношение цены к производительности.
• 1200 x 1200 точек на дюйм в слое толщиной от 50 до 100 микрон.
• Готовые детали с изотропными свойствами, которые соответствуют или превосходят стандарты ASTM и MPIF.
• Повторное использование материалов может снизить стоимость печати без ущерба для качества деталей.
• Плотность после спекания > 93%, аналогичная MIM.

Характеристики HP Metal Jet printer:

Рабочая камера	430х320х200 мм
Разрешение печати	1200х1200 точки на дюйм
Тип платформы	Нержавеющая сталь
Поддерживаемые материалы	Металлический порошок
Стоимость	по запросу, поставляется под заказ

Aurora Labs

3D-принтер для печати металлами S-Titanium Pro

Еще одним новичком в области 3D-печати, который недавно появился в этом растущем сегменте рынка, является австралийский производитель Aurora Labs. В сентябре 2018 года компания объявила, что добилась больших успехов в технологии широкоформатной печати (LFT).

После проведения некоторых тестов Aurora Labs смогла достичь скорости 3D-печати металлами в 662 г/ч (15,88 кг/день), что в восемь раз превышает текущую скорость, предлагаемую на рынке.

Первым коммерческим 3D-принтером для печати металлами использующим LFT станет Alpha — миниатюрная машина с рабочей камерой 200 x 200 x 200 мм. Aurora Labs также выпустила S-Titanium Pro — 3D-принтер с открытым исходным кодом, который позволяет пользователям создавать собственное программное обеспечение и металлические порошки.

Этот трехмерный принтер объединяет режимы печати DMLS и DMLM на одном устройстве, что делает его одной из наиболее уникальных и универсальных систем на рынке.

В то время как принтеры S-Titanium не могут быть дешевле 4000 долларов, они по-прежнему чрезвычайно доступны для своего класса: S-Titanium с 200 Вт-лазером стоит 39 999$, а S-Titanium Pro, оснащенный лазером на 300 Вт, стоит 42 999$.

Характеристики S-Titanium Pro:

Электропитание	415 В 50 Гц
Размеры, мм	600 x 700 x 2350
Масса, кг	170
Диаметр пятна лазера	5 мм
Максимальный вес готового изделия	150 кг
Мощность лазера	300 Вт
Объем	лотков с порошком 3 x 10 л
Рабочая камера	200 x 200 x 500 мм
Разрешение по осям X и Y	70 мкм
Системные требования	64-битный и выше Windows Vista, OS X 10.7 и выше, Ubuntu или Mint
Технология печати	SLS (Selective Laser Sintering)
Толщина слоя от	30 мкм
Формат файла	STL
Поддерживаемые материалы	Нержавеющая сталь 316L/304/309, Inconel 625/718, NiBSi, железо, титан GRADE 5 и CP, бронза, алюминий AlSi7Mg/AlSi10Mg, мартенситно-стареющая сталь, ALEXIUM 21 PM/21 PM Low C
Газ	Аргон
Стоимость	по запросу, поставляется под заказ

Digital Metal

3D-принтер для печати металлами DIGITAL METAL DM P2500:

Digital Metal, дочерняя компания шведского производителя металлических порошков Höganäs, недавно показала первый в мире высокоточный метод с послойным соединением частиц металла для мелких металлических объектов. 3D-принтер для печати металлами, получивший название DM P2500, производит исключительно небольшие и сложные металлические детали. Объем печати Digital Metal составляет 2500 см3, а также печатает толщину слоя 35 мкм со скоростью 100 см3/час.

Этот 3D-принтер предлагает невероятное разрешение 35 мкм, а также отсутствует необходимость в области поддержки детали.

Шведская компания в настоящее время продвигает свой продукт на коммерческом рынке и работает с Honeywell Aerospace и французским институтом и центром технологических инноваций Center Technique des Industries Mécaniques (CETIM).

Характеристики DIGITAL METAL DM P2500:

Электропитание	415 В 50 Гц
Размеры, мм	3300 x 1000 x 1700
Масса, кг	2250
Рабочая камера	170 x 150 x 57 мм
Технология печати	Digital Metal®, высокоточная технология binder jetting
Толщина слоя от	35 мкм
Формат файла	STL
Поддерживаемые материалы	Нержавеющая сталь 316L/304/309, титан Ti6Ai4V
Газ	Не нужен
Стоимость	около $250 000

DSLA.RU

3D-принтер для печати металлами RussianSLM 250

RussianSLM — принтер для печати металлами российского производства, работает по технологии SLM.

В качестве материала принтер использует металлические, поликерамические или другие плавкие порошки с размером частицы не более 60 мкм. Порошок сплавляется лазером в тонкие слои, таким образом формируется печатаемое изделие. Плавка происходит в присутствии инертного газа — как правило аргона или азота.

Специально для проекта RussianSLM, компания 3DSLA.RU наладила производство порошковых металлов: стали, сплавов титана, никеля, кобальт-хрома (кобальт-хром, кобальт-ванадий-хром), латуни. Стандартные фракции: 10-55 мкм и 10-30 мкм, по специальному заказу возможно производство других диапазонов фракций — 20-30 мкм, 10-40 мкм и пр.

Характеристики RussianSLM 250:

Электропитание:	380-400В 50/60Гц 32А
Размеры, мм:	2400х950х1750
Диаметр пятна лазера:	45-75 мкм
Мощность лазера:	300-500 Вт
Рабочая камера:	250x250x250 мм
Разрешение по осям X и Y:	00 мкм
Системные требования:	Windows 7, 10
Технология печати:	SLM
Толщина слоя от:	20-150 мкм
Формат файла:	STM
Поддерживаемые материалы:	Алюминий, Никелевый сплав, Сталь, Бронза, Латунь, Кобальт-ванадий-хром, Кобальт-хром, Титан
Газ:	Аргон, азот и др.
Стоимость	по запросу, поставляется под заказ

 

Stratasys

В феврале 2018 компания Stratasys объявила о том, что создает промышленную систему печати металлами для мелкосерийного производства.

Stratasys будет использовать в новой машине широко распространенное порошковое сырье производящееся для литья под давлением (MIM), что снизит стоимость эксплуатации (по сравнению с принтерами печатающими только специальным 3D-печатным порошком).

Компания утверждает, что ее система будет печатать дешевле и в девять раз быстрее, чем другие системы 3D-печати металлом.

Подразделение Stratasys работающее по этому профилю, Vulcan Laboratories, продолжает исследования в области 3D-печати металлом.

Top 3D Shop предлагает различные системы 3D-печати от данного производителя.

Промышленные 3D-принтеры для печати металлами:

Fabrisonic

Fabrisonic UAM

Альтернативный способ 3D-печати больших металлических деталей — Ultrasound Additive Manufacturing technology (UAM — технология ультразвукового аддитивного производства) компании Fabrisonic. Станки с технологией UAM оборудованы аппаратом подачи и обрезки металлической ленты, фрезером и сонотродом — инструментом для ультразвукового соединения металла.

На специально подготовленную металлическую подложку аппарат наносит металл, отрезая его из из бобины с лентой. Добавляемый металл обрабатывается сонотродом — он, одновременно, прижимает ленту к платформе/предыдущему слою и подает порцию ультразвука — вызываемые звуком колебания молекул провоцируют ускоренную диффузию, что соединяет слои.

Главные преимущества:

• Можно получать слоистую структуру из различных металлов, даже тех, которые не соединяются в традиционной металлургии.
• Многообразие форм, по сравнению с литьем и фрезеровкой.
• Низкие температуры обработки — между слоями изделия можно поместить всевозможные датчики и сенсоры, которые при других методах 3D-печати будут разрушены высокой температурой.

Крупнейший 3D-принтер Fabrisonic SonicLayer 7200 обладает областью печати 2 х 2 х 1,5 м.

Concept Laser

Concept Laser X Line 2000R

Одним из самых крупных, на рынке 3D-принтеров печатающих с помощью металлического порошка, является X Line 2000R. Компания-производитель данного принтера является одним из поставщиков 3D-принтеров для аэрокосмических компаний-гигантов, таких как Airbus.

X Line 2000R имеет два лазера и большую область печати — 800 х 400 х 500 мм. Это принтер, который использует запатентованную технологию LaserCUSING (тип селективного лазерного плавления), может создавать объекты из сплавов стали, алюминия, никеля, титана, драгоценных металлов и из некоторых чистых материалов (титана и сортовых сталей).

Характеристики Concept Laser X Line 2000R:

Технология печати	LC
Страна производитель	Германия
Лазер	2 x 1 кВт волоконные лазеры
Рабочая камера, мм	800 x 400 x 500
Толщина слоя от, мкм	20
Производительность, см3/час	100
Ось Z скорость, мм/с	10-1000
Точность позиционирования, мм	± 0,1
Повторяемость, мкм	± 3-5
Скорость ракеля, мм/с	400
Потребляемая мощность, кВт	7,0
Форматы файлов	CLS, STL
Инертные газы	Азот или аргон
Сжатый воздух	5 бар, безмасл
Поддерживаемые материалы	стали и сплавы, титан, драгметаллы
Цена	по запросу, предзаказ

Sciaky

3D-принтер для печати металлами Sciaky EBAM 300.

Для печати действительно больших металлических конструкций лучшим выбором будет EBAM от Sciaky. Этот принтер могут сделать любого размера, на заказ. Он используется, в основном, в аэрокосмической и оборонной промышленности США. Как серийную модель, Sciaky продает EBAM 300. Размер области печати данного принтера в стандартной комплектации составляет 5791 х 1219 х 1219 мм, опционально он может быть увеличен.

Компания утверждает, что EBAM 300 является одним из самых быстрых коммерчески доступных промышленных 3D-принтеров металлами. Конструкционные элементы самолетов, производство которых по традиционным технологиям могло занимать до полугода, теперь печатаются в течение 48 часов. Уникальная технология Sciaky использует электронно-лучевую пушку высокой мощности для плавки титанового филамента толщиной 3мм, со стандартной скоростью осаждения около 3-9 кг/час.

Top 3D Shop предлагает сварочную систему Sciaky Evobeam 250 от данного производителя.