Экструзия металла — это альтернативный недорогой способ 3D-печати металлом, который подходит в основном для создания прототипов или для изготовления небольшого количества металлических деталей на заказ.
Рассмотрим характеристики, ключевые преимущества и недостатки этой аддитивной технологии, чтобы помочь вам понять, как ее использовать наиболее эффективно.
Экструзия металла — это разновидность классического процесса FDM-печати пластиком. Первые 3D-принтеры для экструзии металла были выпущены в 2018 году. Технология также известна как «размещение связанного металла» (BMD) или технология атомной диффузии (ADAM).
Подобно FDM, деталь создается послойно путем выплавления и выдавливания материала через сопло. В отличие от FDM, материал представляет собой не пластик, а металлический порошок, скрепленный при помощи полимерного связующего. Результатом печати является “зеленая” деталь, которую необходимо очистить от полимера и спечь, чтобы она стала полностью металлической и прочной.
3D-печать металлом — это трехэтапный процесс. Он включает в себя этап печати, этап удаления связующего и этап спекания. Вот как происходит этап печати:
По завершении печати полученную “зеленую” деталь необходимо подвергнуть последующей обработке, чтобы она стала прочной и чисто металлической. Сначала из «зеленой» части при помощи кислоты удаляется большая часть связующего. Затем она спекается в печи, где металлические частицы соединяются. Так формируется полностью металлическая деталь.
Во время спекания размеры детали уменьшаются примерно на 20%. Детали печатаются большего размера, чтобы компенсировать это. Для получения точных результатов необходимо предусмотреть процент усадки заранее.
Принцип печати и сами принтеры, печатающие металлонаполненной нитью и пластиковой, очень похожи. В обоих процессах печатаются детали с использованием контура и заполнения.
Помимо материала, есть два других важных практических различия между экструзией металла и пластика, которые вы должны иметь в виду. Оба связаны с механикой процесса удаления связующего и спекания.
Печать металлом отлично подходит для функционального прототипирования и небольших производств металлических деталей, для изготовления которых в противном случае потребовалась бы 5-осевая обработка на станке ЧПУ.
Стоимость оборудования для 3D-печати металлом значительно ниже стоимости оборудования для прямого и селективного лазерного спекания (DMLS/SLM) или Binder Jetting. Это самая экономичная система для печати металлом на сегодняшний день. Таким образом, для создания прототипов и небольших серий технологией может воспользоваться более широкая аудитория. Кроме того, простота использования этих систем и низкие санитарные и технические требования делают их привлекательными для собственного производства нестандартных деталей или оснастки.
Однако, по сравнению с другими технологиями производства (такими как, обработка на станке ЧПУ) стоимость печати металлом по-прежнему значительна. Для простых геометрических форм более экономично (и, как правило, быстрее) выбрать традиционный производственный процесс, даже при аутсорсинге производства. Наибольший вклад в конечную стоимость детали вносит время, необходимое для очистки и спекания напечатанных “зеленых” деталей. В среднем на это уходит от 24 до 72 часов.
С технической точки зрения, детали, изготовленные с помощью 3D-печати, не подходят для сложных применений, поскольку они имеют более низкие механические свойства, чем обработанный металл (прочность на ~ 33% ниже) из-за их внутренней пористости (примерно 2-4%).
Плюсы:
+ Низкая стоимость по сравнению с другими аддитивными методами изготовления металлических деталей.
+ Возможность изготовить функциональные прототипы из металла.
+ Простота в использовании.
Минусы:
— Более высокая стоимость изготовления простых деталей, чем при обработке на станке ЧПУ.
— Длительная постобработка.
— Прочность на 33% ниже, чем у кованого железа.
Если у вас нет собственного производства металлических деталей, вы можете обратиться в Инновационный центр 3D-печати Best3DPrint. На сайте компании вы можете заказать как услугу под ключ, от моделирования до получения готового изделия, так и только постобработку (очистку напечатанной детали от связующего полимера и ее спекание). Центр осуществляет доставку готовых изделий по всей России.
Оборудование, которое использует Best3DPrint для печати металлических деталей – система известной компании Raise3D MetalFuse, а также оборудование других известных производителей. Для 3D-печати металлом используется металлонаполненная нить от BASF Forward AM – Ultrafuse 316L и Ultrafuse 17-4 PH. На сайте компании можно рассчитать примерную стоимость и поручить выполнение заказа профессионалам.