Framtíð í púðri

Sænska fyrirtækið VBN Components framleiðir stálvörur með aukefnistækni með dufti með aukefnum, aðallega verkfærum eins og borum og fræsendum. Þrívíddarprentunartækni útilokar þörfina fyrir smíða og vinnslu, dregur úr hráefnisnotkun og veitir endanotendum meira úrval af hágæða efnum.

Tilboðið á VBN íhlutum inniheldur td. Vibenite 290sem samkvæmt sænska fyrirtækinu er harðasta stál í heimi (72 HRC). Ferlið við að búa til Vibenite 290 er að auka hörku efna smám saman upp að. Þegar viðkomandi hlutar hafa verið prentaðir úr þessu hráefni er ekki þörf á frekari vinnslu en mölun eða EDM. Ekki þarf að klippa, mala eða bora. Þannig býr fyrirtækið til hluta með stærð allt að 200 x 200 x 380 mm, rúmfræði sem ekki er hægt að framleiða með annarri framleiðslutækni.

Stál er ekki alltaf þörf. Rannsóknarteymi frá HRL Laboratories hefur þróað þrívíddarprentunarlausn. álblöndur með miklum styrk. Það er kallað nanóvirk aðferð. Einfaldlega sagt, nýja tæknin felst í því að setja sérstök nanóvirkt duft á þrívíddarprentara, sem síðan er „sintrað“ með þunnum leysilögum, sem leiðir til vaxtar þrívíddar hlutar. Við bráðnun og storknun eyðileggjast mannvirkin sem myndast ekki og halda fullum styrk sínum vegna þess að nanóagnirnar virka sem kjarnastöðvar fyrir fyrirhugaða örbyggingu málmblöndunnar.

Hástyrktar málmblöndur eins og ál eru mikið notaðar í stóriðju, flugtækni (td flugvélar) og bílahlutum. Nýja tækni nanofunctionalization gefur þeim ekki aðeins mikinn styrk, heldur einnig margs konar lögun og stærðir.

Samlagning í stað frádráttar

Í hefðbundnum málmvinnsluaðferðum er úrgangsefni fjarlægt með vinnslu. Aukaferlið virkar öfugt - það samanstendur af því að setja á og bæta við röð lögum af litlu magni af efni, búa til þrívíddarhluta af nánast hvaða lögun sem er byggð á stafrænu líkani.

Þrátt fyrir að þessi tækni sé nú þegar mikið notuð fyrir bæði frumgerð og módelsteypu, hefur notkun hennar beint við framleiðslu á vörum eða tækjum sem ætluð eru á markaðinn verið erfið vegna lítillar skilvirkni og ófullnægjandi efniseiginleika. Hins vegar er þetta ástand að breytast smám saman þökk sé vinnu vísindamanna í mörgum miðstöðvum um allan heim.

Með nákvæmum tilraunum hafa tvær helstu tækni XNUMXD prentunar verið endurbættar: leysiútfelling málms (LMD) i sértæk leysibráðnun (ULM). Lasertækni gerir það mögulegt að búa til nákvæmar smáatriði og ná góðum yfirborðsgæði, sem er ekki mögulegt með 50D rafeindageislaprentun (EBM). Í SLM er punkti leysigeislans beint á duft efnisins, staðbundið soðið í samræmi við ákveðið mynstur með nákvæmni upp á 250 til 3 míkron. Aftur á móti notar LMD leysir til að vinna úr duftinu til að búa til sjálfbærandi XNUMXD mannvirki.

Þessar aðferðir hafa reynst mjög vænlegar til að búa til flugvélahluta. og sérstaklega, beiting leysir málmútfellingar stækkar hönnunarmöguleika fyrir geimferðaíhluti. Þeir geta verið gerðir úr efnum með flókna innri uppbyggingu og halla sem ekki var hægt að gera í fortíðinni. Að auki gerir báðar leysitæknin það mögulegt að búa til vörur með flókna rúmfræði og fá aukna virkni vara úr fjölmörgum málmblöndur.

Í september síðastliðnum tilkynnti Airbus að það hefði útbúið framleiðslu sína A350 XWB með viðbótarprentun. títan festing, framleitt af Arconic. Þetta er ekki endirinn því samningur Arconic við Airbus gerir ráð fyrir þrívíddarprentun úr títan-nikkeldufti. líkamshlutar i framdrifskerfi. Hins vegar skal tekið fram að Arconic notar ekki lasertækni heldur sína eigin endurbætta útgáfu af EBM rafeindaboganum.

Einn af tímamótunum í þróun aukefnatækni í málmvinnslu er líklega fyrsta frumgerðin sem kynnt var í höfuðstöðvum hollensku Damen Shipyards Group haustið 2017. skipsskrúfa málmblendi nefnd eftir VAAMpeller. Eftir viðeigandi prófanir, sem flestar hafa þegar farið fram, á líkanið möguleika á að vera samþykkt til notkunar um borð í skipum.

Þar sem framtíð málmvinnslutækni liggur í ryðfríu stáli dufti eða álhlutum, er það þess virði að kynnast helstu aðilum á þessum markaði. Samkvæmt "Additive Manufacturing Metal Powder Market Report" sem birt var í nóvember 2017 eru mikilvægustu framleiðendur þrívíddarprentunar málmdufts: GKN, Hitachi Chemical, Rio Tinto, ATI Powder Metals, Praxair, Arconic, Sandvik AB, Renishaw, Höganäs AB , Metaldyne Performance Group, BÖHLER Edelstahl, Carpenter Technology Corporation, Aubert & Duval.

Skrúfuprentun WAAMpeller

Fljótandi fasi

Þekktasta málmaaukefnatæknin byggir nú á notkun dufts (þannig er áðurnefnt vibenít búið til) "sintrað" og leysirbrædd við háan hita sem krafist er fyrir upphafsefnið. Hins vegar eru ný hugtök að koma fram. Vísindamenn frá Cryobiomedical Engineering Laboratory of the Chinese Academy of Sciences í Peking hafa þróað aðferð 3D prentun með "bleki", sem samanstendur af málmblöndu með bræðslumark aðeins yfir stofuhita. Í rannsókn sem birt var í tímaritinu Science China Technological Sciences, sýna vísindamennirnir Liu Jing og Wang Lei tækni til að prenta gallíum, bismút eða indíum-undirstaða málmblöndur í fljótandi fasa með því að bæta við nanóögnum.

Í samanburði við hefðbundnar frumgerðaraðferðir úr málmi hefur 3D prentun í fljótandi fasa nokkra mikilvæga kosti. Í fyrsta lagi er hægt að ná tiltölulega háu framleiðsluhraða þrívíddar mannvirkja. Þar að auki er hægt að stilla hitastig og flæði kælivökvans á sveigjanlegri hátt. Að auki er hægt að nota fljótandi leiðandi málm í samsetningu með efnum sem ekki eru úr málmi (eins og plast), sem stækkar hönnunarmöguleika flókinna íhluta.

Vísindamenn við American Northwestern háskólann hafa einnig þróað nýja þrívíddarprentunartækni úr málmi sem er ódýrari og flóknari en áður þekktist. Í stað málmdufts, leysigeisla eða rafeindageisla notar það hefðbundinn ofn i fljótandi efni. Að auki virkar aðferðin vel fyrir margs konar málma, málmblöndur, efnasambönd og oxíð. Það er svipað og stútþéttingin eins og við þekkjum hann með plasti. "Blek" samanstendur af málmdufti sem er leyst upp í sérstöku efni með því að bæta við elastómer. Þegar það er borið á er það við stofuhita. Eftir það er efnislagið sem borið er á úr stútnum hertað með fyrri lögum við hærra hitastig sem myndast í ofninum. Tækninni er lýst í sérfræðitímaritinu Advanced Functional Materials.

Kínversk prentunaraðferð í fljótandi málmi

Árið 2016 kynntu Harvard vísindamenn aðra aðferð sem getur búið til XNUMXD málmbyggingar. prentað "í loftinu". Harvard háskóli hefur búið til þrívíddarprentara sem, ólíkt öðrum, býr ekki til hluti lag fyrir lag, heldur býr til flókin mannvirki "í loftinu" - úr málmi sem frystir samstundis. Tækið, þróað við John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, prentar hluti með silfur nanóögnum. Einbeittur leysir hitar efnið og bræðir það saman og myndar ýmsar mannvirki eins og helix.

Markaðseftirspurn eftir hárnákvæmni þrívíddarprentuðum neytendavörum eins og lækningaígræðslum og flugvélahlutum vex hratt. Og vegna þess að hægt er að deila vörugögnum með öðrum geta fyrirtæki um allan heim, ef þau hafa aðgang að málmdufti og réttum þrívíddarprentara, unnið að því að draga úr flutnings- og birgðakostnaði. Eins og kunnugt er auðveldar lýst tækni mjög framleiðslu á málmhlutum með flókinni rúmfræði, á undan hefðbundinni framleiðslutækni. Þróun sérhæfðra forrita mun líklega leiða til lægra verðs og opnunar á notkun þrívíddarprentunar í hefðbundnum forritum.

Harðasta sænska stálið - fyrir þrívíddarprentun:

Harðasta stál í heimi - framleitt í Uppsölum í Svíþjóð

Álfilma til prentunar: 

Bylting í málmvinnslu: 3D prentun á hástyrktu áli