Процес 3Д штампања метала

Метално 3Д штампање није једноставан процес „састављања једним-кликом“; то је систематски процес који обухвата дигитално моделирање, припрему материјала, штампање и накнадну{2}}обраду. Контрола прецизности на сваком кораку директно утиче на квалитет завршног дела.

Процес почиње израдом и обрадом дигиталног модела за 3Д штампање. Дизајнери користе софтвер за 3Д моделирање да креирају прецизан дигитални модел дела. Овај модел не укључује само геометрију дела, већ укључује и структурне оптимизације прилагођене специфичном процесу штампања, као што је додавање потпорних структура како би се спречила деформација током штампања. Након што је моделирање завршено, специјализовани софтвер за сечење „сече“ 3Д модел на стотине до хиљаде слојева 2Д података-попречног пресека. Дебљина сваког слоја се поставља на основу захтева за прецизношћу дела, обично између 20 и 100 микрона. Ови исечени подаци служе као "конструкцијски цртежи" за опрему за 3Д штампање, усмеравајући формирање сваког слоја.

Припрема материјала је кључна за резултате 3Д штампања. Метални прахови се обично користе као сировине за 3Д штампање метала, а ови прахови пролазе ригорозну проверу како би се обезбедила уједначена величина честица, висока сферичност и низак садржај нечистоћа. Својства праха значајно варирају између различитих материјала. На пример, прах од легуре титанијума има слабу течност и мора се држати сувим током складиштења и транспорта. Алуминијумски прах у праху се лако оксидира и обично захтева руковање у инертној атмосфери. Пре 3Д штампања, прах се мора претходно загрејати или просијати да би се уклониле грудвице и обезбедило равномерно ширење праха.

Извршење штампања је срж процеса, заснованог на принципу „слој-по-слој депозиције“. Након што се опрема укључи, затворена комора за 3Д штампање се прво пуни инертним гасом (као што је аргон) да би се концентрација кисеоника смањила на изузетно низак ниво, спречавајући оксидацију метала на високим температурама. Уређај за посипање праха затим равномерно наноси слој металног праха на радни сто. Ласер-високоенергетски или електронски сноп селективно скенира површину праха на основу података о резовима за тренутни слој. Где год удари ласерски зрак, прах тренутно апсорбује енергију, топи се у растопљени базен. Након хлађења, очвршћава се у метални слој који одговара облику-попречног пресека слоја. Након што се слој одштампа, радни сто се спушта тачно до дебљине слоја, а уређај за{11}}налагање праха наноси нови слој праха. Процес топљења и очвршћавања се понавља све док се сви исечени слојеви не одложе, формирајући на крају тродимензионални бланк који одговара дигиталном моделу. Током процеса 3Д штампања, опрема прати параметре као што су снага ласера, брзина скенирања и температура коморе у реалном времену, аутоматски прилагођавајући сва одступања како би се осигурао квалитет сваког слоја.

Након 3Д штампања, празнина се не може одмах користити и захтева низ корака накнадне{1}}обраде. Прво се мора уклонити неотопљени прах који се прилепио на површину бланка. Овај прах се затим може просијати и поново користити. Потпорне структуре додане током 3Д штампања уклањају се механичким сечењем или електрохемијским нагризањем како би се избегло оштећење самог дела. Након тога, већина делова захтева топлотну обраду. Контролисањем температуре загревања и брзине хлађења елиминишу се унутрашњи напони који настају током штампања и побољшавају се механичка својства материјала. На пример, третман старењем може повећати чврстоћу неких легура за преко 30%. Делови који захтевају високу површинску прецизност захтевају брушење, полирање или прецизну машинску обраду да би се постигла храпавост површине која задовољава стандард дизајна. Неки специјализовани делови такође могу захтевати испитивање пенетрантима или механичко испитивање како би се осигурало да немају унутрашњих дефеката и да испуњавају стандарде перформанси.

Цео циклус процеса металне 3Д штампања варира у зависности од величине и сложености дела, у распону од сати за мале прецизне делове до дана за велике компоненте. Подешавања параметара у свакој фази морају бити прецизно усклађена са својствима материјала и захтевима делова. На пример, штампање делова од легуре на високим температурама захтева већу снагу ласера ​​и температуре претходног загревања, док делови од легура титанијума имају строжије захтеве за чистоћу инертног гаса. Ова систематска контрола процеса омогућава 3Д штампање метала да постигне сложене структуре које је тешко постићи традиционалним методама, истовремено осигуравајући да механичка својства делова испуњавају захтеве практичне примене, пружајући флексибилно и ефикасно производно решење за производну индустрију.