Главная
/
Без рубрики
/
Технологии 3D-печати нержавеющей сталью
17.10.2022

Технологии 3D-печати нержавеющей сталью

Существует большое разнообразие технологий 3D-печати нержавеющей сталью. Некоторые принтеры используют металлические стержни, другие — металлические порошки, которые также часто применяются для традиционных методов производства. Третьи – металлонаполненную нить.

печать нержавеющей сталью,печать металлом,печать сталью,3д печать металлом,3d печать сталью,3d печать нержавеющей сталью,печать металлом на заказ,3d печать металлом на заказ

На фото: результат технологии микро-3D-печати из нержавеющей стали, образцы с высокой детализацией.

 

Некоторые 3D-принтеры для печати нержавеющей сталью поместятся на вашем столе, в то время как другие займут всю комнату. Получаемые в результате металлические детали обладают самыми разнообразными механическими свойствами, поэтому необходимо знать о различных методах печати, чтобы найти подходящий для ваших целей.

Например, если вам нужна сменная металлическая насадка для вашего производства или быстросменная запасная часть, настольный FDM-принтер может быть вашим лучшим вариантом. Но если вам нужно изготовить гидравлический компонент из нержавеющей стали по индивидуальному заказу, который должен соответствовать отраслевым нормам, то вы можете использовать технологию лазерного напыления в порошковом слое.

При оценке ваших вариантов 3D-печати из нержавеющей стали учитывайте конечную плотность детали (90-99%), пористость (которая может быть как недостатком, так и преимуществом) 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 послойным наплавлением (FDM)
  • Склеивание связующим веществом (Binder Jetting)
  • Селективное лазерное плавление (SLM)
  • Холодное напыление (Cold Spray)
  • Печать методом дуговой сварки (WAAM)
  • Микро-3D-печать

Настольная печать металлическим филаментом

Наиболее экономичный метод представляет собой печать на настольном 3D-принтере металлосодержащим филаментом. Пример такого принтера: Forg1 от Raise3D. Пример доступного металлонаполненного филамента: Ultrafuse от BASF Forward AM.

Небольшие запасные детали или прототипы печатаются на 3D-принтере, затем из них необходимо удалить полимерное связующее. На конечной стадии производства детали происходит спекание в вакуумной печи для получения необходимых прочностных показателей. Пример такой системы производства, состоящей из принтера, устройства для удаления полимера и печи для спекания: Metalfuse от Raise3D.

Другой тип 3D-печати методом экструзии металла называется осаждением связанного металла (BMD). 3D-принтеры, оснащенные BMD: Metal X от Markforged и Studio System от Desktop Metal. Они называют свой материал «связанными металлическими стержнями» вместо гибкого филамента. Точный состав этих стержней является собственностью компании, но они содержат металлический порошок в восковом или полимерном связующем, как и катушки филамента.

печать нержавеющей сталью,печать металлом,печать сталью,3д печать металлом,3d печать сталью,3d печать нержавеющей сталью,печать металлом на заказ,3d печать металлом на заказ

 

На фото слева направо: напечатанная деталь, деталь после спекания, деталь после постобработки.

Склеивание связующим веществом

Самый быстрый метод 3D-печати деталей из нержавеющей стали включает в себя связывание слоев порошка из нержавеющей стали связующим веществом. Порошок из нержавеющей стали осаждается на дно бокса для построения, где печатающая головка перемещается по боксу и выборочно распыляет связующий раствор. 3D-модель создается слой за слоем до завершения, прежде чем ее высушивают в печи для укрепления. В целом, свойства деталей, полученных таким методом, эквивалентны свойствам металлических деталей, изготовленным наиболее широко используемым методом — литьем металла под давлением. Кроме того, детали обладают высокой гладкостью поверхности.

Детали требуют вторичной обработки после печати для достижения хороших механических свойств. Из-за своей скорости струйное распыление связующего чаще всего выбирают для крупногабаритных изделий.

3

На фото: стальная клюшка для гольфа, изготовленная по технологии Binder Jetting.

Селективное лазерное плавление

Наиболее широко используемым методом 3D-печати металлом является SLM, который также называют прямым лазерным спеканием металла (DMLS) или лазерным сплавлением в порошковом слое (LPBF). 3D-принтеры LPBF используют мощные лазеры для селективного расплавления металлического порошка. Расплавленные участки сплавляются вместе слой за слоем на молекулярной основе до тех пор, пока не будет получена однородная модель. Насыпанный порошок на печатной подложке обеспечивает поддержку модели во время процесса печати, поэтому опоры требуются редко.

В зависимости от области применения, при выборе SLM-принтера вы будете учитывать уровень мощности лазера, диаметр лазерного луча, скорость сканирования, возможную толщину слоя (от 20 до 120 мкм), стратегию сканирования, стратегию охлаждения детали и другие особенности. Поверхность готовой расплавленной детали шероховатая, и, в зависимости от ваших требований, может потребоваться последующая обработка для достижения гладкого и блестящего результата.

4

На фото: теплообменник из нержавеющей стали с герметичными внутренними каналами для улучшения коэффициента теплопередачи, изготовленный при помощи 3D-печати.

Печать методом дуговой сварки

Предпочтительным методом для крупных деталей, таких как архитектурные элементы или детали для морской или нефтегазовой промышленности, является WAAM. Этот метод позволяет изготавливать крупные металлические детали с меньшими затратами времени и средств, чем при традиционном литье или механической обработке.

При печати методом дуговой сварки в качестве материала используется металлическая проволока, а в качестве источника энергии — электрическая дуга, что очень похоже на обычную сварку. Дуга плавит проволоку, когда она наносится слой за слоем роботизированной рукой на поверхность, такую как многоосевой поворотный стол. Как и при сварке, для предотвращения окисления и контроля свойств металла используется инертный газ.

Этот процесс постепенно превращает материал в трехмерную деталь или ремонтирует существующий объект. Нет необходимости демонтировать опорные конструкции, а готовые детали при необходимости можно подвергнуть механической обработке на ЧПУ для соблюдения жестких допусков или отполировать поверхность. Как правило, печатные детали подвергаются термообработке для снятия любых остаточных напряжений.

5

На фото: стальная крыльчатка турбонагнетателя для судовых дизельных двигателей, изготовленная по технологии WAAM компанией Gefertec.

3D-принтеры для печати нержавеющей сталью

Если вы хотите приобрести свой собственный 3D-принтер для изготовления деталей из нержавеющей стали, у вас есть широкий выбор вариантов, которые вы можете сузить в зависимости от вашего ценового диапазона и области применения. Производители 3D-принтеров обычно присылают образцы деталей для оценки, и вы можете заказать напечатанные детали из нержавеющей стали, чтобы дополнительно оценить, будет ли подходящей технология для ваших задач.

Как уже упоминалось выше, все большее число настольных 3D-принтеров оснащено соплами, которые могут нагреваться достаточно сильно, чтобы плавить металлосодержащий филамент. Но высокие температуры нагрева – это не единственная особенность, которую следует учитывать. Производители принтеров Ultimaker, Markforged и Raise3D предлагают специальные съемные поддержки для 3D-печати металлом, что значительно сокращает время последующей обработки. Поскольку метод FDM-печати также предполагает этапы удаления связующего материала и спекания, то для данной технологии требуется дополнительное оборудование, иначе будет необходимо обратиться за услугами по очистке и спеканию к сторонним сервисам, что может значительно увеличить стоимость изготовления конечных деталей. Примером комплексного решения по FDM-печати и дополнительной обработки служит система MetalFuse от Raise3D, которая состоит из 3D-принтера Forge1, станции каталитического удаления полимера D200-E и вакуумной печи S200-С.

6

Сервис по 3D-печати металлом

Спрос на 3D-печать металлом резко возрос благодаря достижениям в области технологий, новым металлическим материалам и более низкой цене 3D-принтеров для печати металлом. Но для многих инженеров и промышленных дизайнеров инвестирование в собственные металлические 3D-принтеры по-прежнему не входит в планы. К счастью, растет число производителей с парками 3D-принтеров, готовых напечатать вашу деталь из металла на заказ, будь то прототип, конечная функциональная деталь, индивидуальная запчасть или арт-объект.

Центр инновационной печати Best3D Print предоставляет услуги 3D-печати, 3D-сканирования, 3D-моделирования, а также постобработки готовых изделий. Для печати металлом Best3D Print использует новейшее профессиональное решение MetalFuse от компании Raise3D для мелкосерийного производства.  В качестве металлосодержащего филамента используется два типа материалов от BASF Forward AM: Ultrafuse 316L и 17-4 PH.

Больше об аддитивном производстве читайте в нашем блоге.