Что такое порошковые 3D-принтеры?

Сегодня активное развитие получила 3D-печать. Создано множество различных устройств, способных создавать трехмерные объекты. Причем для печати используются различные технологии и материалы, в том числе и металл.

• Что такое порошковые 3D-принтеры?
  • Назначение
  • Технологии
• Популярные порошковые 3D-принтеры
  • EP-M100T
  • Mid2019
  • FS301M
  • 3D Systems ProX DMP 300
• Преимущества и недостатки порошковой 3D-печати

Что такое порошковые 3D-принтеры?

 Порошковые 3D-принтеры  — устройства, которые под действием лазера связывают металлические частицы порошка, послойно создавая изделие.

3D-печать металлами требует огромных затрат. Цена принтеров может достигать нескольких сотен тыс. долларов. Если добавить к этому затраты на содержание и обслуживание, расходные материалы, обучение и зарплату, получится внушительная сумма.

Однако высокая стоимость компенсируется экономичностью процессов. Например, в авиапромышленности до 90 % сырья уходит в отходы. В случае с 3D-печатью этот показатель составит не более 5 %. Неиспользованный порошок просеивают, добавляют в него новый и снова используют для печати.

Преимуществом порошковой 3D-печати является возможность создания изделий из любых известных сплавов. Помимо общепринятых металлических соединений существует широкая база специальных сплавов, изделия из которых выполняются под конкретные задачи заказчика.

Назначение

В аддитивной технологии уже сегодня используется около 20 протестированных сплавов. Например, инструментальные, нержавеющие, жароупорные, алюминиевые, титановые и др. Такие возможности выводят 3D-печать на новый уровень, расширяя сферы ее применения.

Области использования порошковой печати:

• авиа- и космическая промышленность;
• крупное и мелкое машиностроение;
• добыча нефти и газа;
• электротехника;
• медицина и стоматология;
• пищевая промышленность;
• экспериментальные работы.

Технологии

Все 3D-принтеры делятся на несколько основных категорий по способу печати:

1. 3DP — струйная трехмерная печать.
2. SLM — выборочное плавление порошка из металла. В этом случае порошок расплавляется лазером до жидкого состояния.
3. SLS и DMLS — спекание металла. Здесь температуры не настолько высоки, поэтому частицы порошка просто спекаются, склеиваясь между собой.

Популярные порошковые 3D-принтеры

Сегодня можно выделить несколько компаний, специализирующихся на производстве порошковых 3D-принтеров. Самые популярные модели представлены ниже.

EP-M100T

3D-принтер для промышленного производства, выпускаемый компанией Shining 3D. Работает на основе технологии SLM и предназначен для выполнения индивидуальных конструкций из металла. Этот принтер будет актуален для производства коронок, абатментов, мостов и бюгельных протезов. Также может использоваться в ювелирном деле.

Устройство поддерживает печать мелкодисперсными порошками, например сплавами никеля, кобальта и хрома, меди, титана.

Преимущества модели:

1. Толщина одного слоя составляет всего 0,15–0,05 мм. Это позволяет создавать модели высокой точности.
2. Встроенное программное обеспечение, позволяющее контролировать параметры и процесс работы.
3. Возможность управления при помощи мобильного телефона.
4. Автоподача и циркуляция инертного газа.
5. Многофункциональная система безопасности.
6. Компактный размер, позволяющий установить принтер даже в небольшом помещении.
7. Низкое энергопотребление — 1 кВт энергии.

На рабочую платформу можно разместить до 110 коронок. За сутки этот принтер способен отработать 3 цикла, то есть изготовить до 330 изделий.

Mid2019

Mid2019 — это принтер, отличающийся высокой детализацией, ведь минимальный слой печати всего 0,1 мм. Высота производимых деталей — до 220 мм.

Преимущества модели:

1. Оператору не нужна специальная подготовка, ведь в наличии уже настроенная программа для 3D-печати, где уже выставлены оптимальные параметры.
2. Возможность установки более мощного лазера для повышения производительности.
3. Индивидуально разработанная прошивка, предназначенная для контроля работы узлов и систем именно этого принтера.
4. Наличие энкодеров позволяет останавливать и возобновлять процесс печати в любое время.
5. Возможность удаленного мониторинга.

FS301M

Farsoon FS 301M — 3D принтер, работающий по технологии SLM. Считается одним из лучших в мире по соотношению цены и качества. По желанию заказчика оснащается двумя или одним лазером.

Алгоритм двойного сканирования и калибровки значительно повышает качество и скорость производства больших деталей. В принтере реализована особая система подачи и фильтрации инертного газа.

Открытая платформа делает возможным использование всех доступные сегодня материалов. Оператор может контролировать работу системы, включая алгоритм спекания, температуру, мощность лазера, толщину слоя.

Преимущества модели:

1. Высокое качество и производительность. Позволяют наладить серийное производство без ущерба качеству.
2. Встроенная станция для загрузки порошка. Это повышает безопасность и время обработки.
3. Небольшой размер. Габариты устройства помогают разместить его даже на небольших производственных площадях.
4. Большой стол для печати. Позволяет создавать крупные детали за 1 цикл.

3D Systems ProX DMP 300

В этом принтере реализована технология прямой печати DMP или DMLS. Этот аппарат оснащен автозагрузкой и утилизацией материалов.

В этой технологии также используется лазер, но он расплавляет порошок, создавая заданный объект. Металлический порошок распределяется на платформе при помощи специального ролика или покрывающего механизма.

Детали, выполненные с помощью прямой печати, обладают высокой плотностью: 95-98 % против 70 % при SLS-технологии.

 Важно!  Герметичная загрузка и циркуляция порошка не дают ему загрязняться и делают процесс печати более безопасным для оператора.

Преимущества 3D Systems ProX DMP 300:

• увеличенная рабочая поверхность с возможностью регулировки толщины наплавляемого слоя;
• высокоэффективная DMP-технология;
• герметичная система загрузки и утилизации;
• многофункциональное ПО.

Недостатки:

• большие размеры;
• дороговизна.

Преимущества и недостатки порошковой 3D-печати

Преимущества 3D-печати:

1. Возможность изготовления деталей со сложной геометрией, которые невозможно воспроизвести традиционными методами.
2. Детали обладают отличными физическими показателями. К обработке доступны практически все известные сплавы.

Недостатки:

1. Затраты, связанные с производством очень высоки, поэтому порошковая печать не подходит для изготовления деталей, которые можно изготовить при помощи традиционных методов.
2. Перечень доступных сегодня материалов невелик и ограничен самыми распространенными сплавами (титан, алюминий, 316L, Inconel 718). Другие порошки можно достать только за огромные деньги.
3. Ограниченная область применения, не позволяющая изготавливать большие изделия.

3D-печать порошками из металлов имеет серьезный потенциал во многих отраслях промышленности. Все больше компаний и исследовательских организаций берут на вооружение именно эту технологию. Например, такие мировые бренды, как General Electric, Airbus, Boeing, Michelin. Они уже перешли от производства штучных изделий к массовому производству.