3D-печать металлом: виды и примеры
Хотите печатать детали из нержавеющей стали на 3д принтере? Изучите технологии, доступные принтеры и услуги, благодаря которым это становится возможным при любом бюджете.
Сила стали
От столовых приборов и хирургических инструментов до автозапчастей и лопаток турбин — нержавеющая сталь окружает нас повсюду, и не зря. Она обладает высокой устойчивостью к коррозии и нагреванию, является легким и доступным материалом. Это делает ее идеальной для 3D-печати.
Сегодня нержавеющая сталь в 3D-печати используется для изготовления множества промышленных деталей и изделий, а также для дизайнерских, архитектурных и художественных решений. Почему? Потому что часто это быстрее, дешевле и эффективнее, чем традиционные методы производства.
Если вам нужны стальные запасные части, прототипы или инструменты, обратите внимание на широкий ассортимент 3д принтеров, материалов и услуг, которые могут вам помочь. Давайте рассмотрим все варианты 3д печати из нержавеющей стали.
Почему 3д печать?
Производители штампуют, режут, формуют и сваривают нержавеющую сталь уже более 100 лет. 3D-печать металлом существует всего несколько десятилетий, но она уже конкурирует с традиционными методами по скорости и стоимости. Кроме того, 3D-печать позволяет создавать дизайны и сложные формы, что важно при создании инновационных продуктов и невозможно при любом другом способе производства.
Прежде чем мы рассмотрим, как выполнить 3D-печать с использованием нержавеющей стали, давайте рассмотрим «почему» компании занимаются этим сегодня.
Уникальная оснастка
Крупному заводу Allegheny Electric срочно требовалась новая деталь для шестиосевного робота для серийного контроля. Ее отсутствие грозило остановкой завода. Инструмент был уникален и являлся частью конструкции, которую нужно было присоединить к двум другим концевым элементам. Первоначальный прототип был напечатан на 3D-принтере из армированного углеродом пластика, но этот материал не обладал достаточной прочностью, поэтому Allegheny Electric обратилась к методу печати из нержавеющей стали (17-4PH), использовав быструю и доступную технологию струйной 3D-печати binder от производителя принтеров ExOne (часть Desktop Metal). Перепроектирование детали для 3D-печати позволило компании снизить вес примерно на 40% за счет уплотнения и сократить расход материалов до 5%. Печать части (на фото ниже) заняла меньше дня и обошлась примерно в 150 долларов.
На фото: изготовленный на заказ при помощи 3д печати инструмент из нержавеющей стали для Allegheny Electric.
Единственные в своем роде запасные части
Для запуска знаменитого гоночного автомобиля 1952 года, №28 Cummins Diesel Special, потребовался новый водяной насос. Оригинал имел уникальный дизайн, что означало, что никакие другие запасные детали не соответствовали требованиям. Что еще больше усложняло ситуацию, № 28 должен был участвовать в гонках через нескольких недель, что исключало долгий традиционный метод литья в песчаные формы, где потребовалось бы недель десять. Инженеры Cummins прибегли к обратному проектированию (реверс-инжинирингу) и 3D-печати металлом с использованием SLM 3D-принтера от 3D Systems. Новый водяной насос (на фото ниже) был напечатан на 3D-принтере из нержавеющей стали 316L всего за три дня, и весь процесс занял пять недель вместо 10. Корпус идеально сочетается с другими компонентами насоса и обеспечил непревзойденную производительность для шести гонок.
На фото: оригинальный водяной насос для специального гоночного автомобиля Cummins №28 (слева) и 3D-печатный такой же из нержавеющей стали от 3D Systems.
Архитектура и конструкция
Голландская компания MX3D 3D напечатала полностью функциональный мост из нержавеющей стали для пересечения одного из старейших и самых известных каналов в центре Амстердама. Компания использовала метод аддитивного производства, использующий дуговую сварку для сплавления металлической проволоки (WAAM). Новый подход позволил компании на печатать на 3D-принтере прочные, сложные и изящные конструкции из нержавеющей стали. Мост не только отличается уникальной красотой, но и имеет встроенные в его конструкцию датчики, которые измеряют движение и нагрузку на мост в режиме реального времени.
На фото: мост из нержавеющей стали в Амстердаме, изготовленный при помощи 3D-печати MX3D
Прототипы сложных промышленных компонентов
Крыльчатки являются важным компонентом насосов, регулируют давление и должны быть разработаны для каждого конкретного применения. Благодаря возможности собственной печати деталей из нержавеющей стали 316L проектные группы теперь могут быстро создавать функциональные прототипы для тестирования, используя тот же материал, который требуется для окончательной детали. Стоимость печати крыльчатки из нержавеющей стали, изображенной ниже, с помощью настольной системы Metal Studio, составляет около 70 долларов за деталь. Это намного меньше, чем прототипы на ЧПУ. Экономия затрат значительная, особенно когда требуется несколько итераций прототипа. Эти индивидуальные лопасти дороги и сложны в изготовлении, требуют дорогостоящее оборудование и квалифицированных рабочих.
На фото: 3д печатные функциональные прототипы из нержавеющей стали
Функциональные прототипы медицинских инструментов
Используя нержавеющую сталь марки PH 17-4, в компании Shukla Medical печатают прототипы из того же материала, что и многие конечные продукты, вместо использования станка с ЧПУ. На 3D-принтере Markforged из углеродного волокна они создают первоначальные прототипы, а затем на системе Markforged Metal X окончательные стальные, которые уже попадают в руки хирургов для оценки. «Хирург может представить, как будет использовать его в реальности, и может сказать нам, правильно ли он лежит в руках», — говорит Зак Свитцер, менеджер по разработке продуктов компании. «Возможность более эффективного создания прототипов и более быстрого вывода готовой продукции на рынок позволит нам оставаться на передовой линии отрасли».
На фото: напечатанные компанией Shukla Medical прототипы из стали, которые используются хирургами-ортопедами для оценки будущих инструментов
Технологии 3D-печати из нержавеющей стали
На фото: высокодетализированные фигуры, созданные при помощи микро 3D-печати (Источник: 3D Microprint)
Существует большое разнообразие технологий 3D-печати металлом из нержавеющей стали. В некоторых принтерах используются металлические стержни, в других — металлические порошки, часто те же, которые используются для традиционных методов производства. Еще один новый и самый доступный метод – 3D-печать металлонаполненной нитью с последующей очисткой и спеканием (система Metalfuse от Raise3D).
Некоторые 3D-принтеры из нержавеющей стали поместятся на вашем столе, в то время как другие заполнят всю комнату. Кроме того, получаемые металлические детали обладают широким спектром механических свойств, поэтому вам нужно хоть немного изучить различные методы, чтобы понять, какой подходит именно для вашего проекта.
Например, если вам нужна сменная металлическая насадка для вашего заводского производства или быстрая запасная часть, настольный принтер FDM может быть вашим лучшим вариантом. Но, если вам нужно изготовить гидравлический компонент из нержавеющей стали по индивидуальному заказу — тот, который должен соответствовать отраслевым нормам, — вам нужно использовать технологию лазерного порошкового спекания.
При оценке вариантов 3D-печати из нержавеющей стали учитывайте конечную плотность детали (90-99%), пористость (которая может быть недостатком или преимуществом, в зависимости от вашего применения) и обычный набор требуемых механических свойств, таких как прочность на разрыв.
Для 3D-печати из нержавеющей стали вы можете выбрать одну из следующих технологий 3D-печати:
— Моделирование методом наплавления (FDM)
— Нанесение связующего вещества (Binder Jetting)
— Селективное лазерное плавление (SLM)
— Холодное распыление
— Проволочно-дуговое аддитивное производство (WAAM)
— Микро 3D печать
и др.
Про металлическую печать путем наплавления металлической нитью читайте подробнее по ссылке.
Где заказать 3д печать металлом?
В Инновационном центре 3D-печати Best3DPrint, расположенном в Москве, вы можете заказать 3д печать металлических деталей путем выплавления металлической нити на системе Metalfuse, а также путем селективного лазерного спекания SLM. Кроме того, в центре можно 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.
