Tozda gelecek

İsveçli şirket VBN Components, başta matkaplar ve frezeler gibi aletler olmak üzere, katkılı toz kullanarak katkı teknolojileri kullanarak çelik ürünler üretmektedir. 3D baskı teknolojisi, dövme ve işleme ihtiyacını ortadan kaldırır, hammadde tüketimini azaltır ve son kullanıcılara daha geniş bir yüksek kaliteli malzeme seçeneği sunar.

VBN bileşenlerinin teklifi şunları içerir: Vibenit 290İsveçli şirkete göre, dünyanın en sert çeliğidir (72 HRC). Vibenite 290 oluşturma işlemi, malzemelerin sertliğini kademeli olarak arttırmaktır. Bu hammaddeden istenilen parçalar basıldıktan sonra öğütme veya EDM dışında herhangi bir işleme gerek yoktur. Kesme, frezeleme veya delme gerektirmez. Böylece şirket, geometrisi diğer üretim teknolojileri kullanılarak üretilemeyen 200 x 200 x 380 mm boyutlarına kadar parçalar oluşturur.

Çelik her zaman gerekli değildir. HRL Laboratories'den bir araştırma ekibi bir 3D baskı çözümü geliştirdi. alüminyum alaşımları yüksek mukavemet ile. denir nanofonksiyonel yöntem. Basitçe söylemek gerekirse, yeni teknik, daha sonra bir lazerle "sinterlenmiş" ince katmanlar olan ve üç boyutlu bir nesnenin büyümesine yol açan özel nanofonksiyonel tozların bir 3D yazıcıya uygulanmasından ibarettir. Eritme ve katılaşma sırasında, elde edilen yapılar, alaşımın amaçlanan mikro yapısı için çekirdeklenme merkezleri görevi gören nanopartiküller nedeniyle bozulmaz ve tam güçlerini korur.

Alüminyum gibi yüksek mukavemetli alaşımlar, ağır sanayi, havacılık (örn. gövde) teknolojisi ve otomotiv parçalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Nanofonksiyonelleştirmenin yeni teknolojisi, onlara yalnızca yüksek güç değil, aynı zamanda çeşitli şekil ve boyutlar da sağlar.

çıkarma yerine toplama

Geleneksel metal işleme yöntemlerinde, atık malzeme işleme ile uzaklaştırılır. Ekleme işlemi tersine çalışır - az miktarda malzemenin ardışık katmanlarını uygulamak ve eklemek, dijital bir modele dayalı hemen hemen her şekle sahip XNUMXB parçalar oluşturmaktan oluşur.

Bu teknik, hem prototipleme hem de model dökümü için halihazırda yaygın olarak kullanılmasına rağmen, düşük verimlilik ve yetersiz malzeme özellikleri nedeniyle, pazara yönelik mal veya cihazların üretiminde doğrudan kullanımı zor olmuştur. Ancak bu durum, dünyadaki birçok merkezdeki araştırmacıların çalışmaları sayesinde giderek değişiyor.

Özenli deneylerle XNUMXD baskının iki ana teknolojisi geliştirildi: metalin lazerle biriktirilmesi (LMD) ben seçici lazer eritme (ULM). Lazer teknolojisi, 50D elektron ışını baskısı (EBM) ile mümkün olmayan ince detayların doğru bir şekilde oluşturulmasını ve iyi yüzey kalitesinin elde edilmesini mümkün kılar. SLM'de, lazer ışınının noktası malzemenin tozuna yönlendirilir ve 250 ila 3 mikron hassasiyetle belirli bir desene göre lokal olarak kaynak yapılır. Buna karşılık, LMD, kendi kendini destekleyen XNUMXD yapılar oluşturmak için tozu işlemek için bir lazer kullanır.

Bu yöntemlerin uçak parçaları oluşturmak için çok umut verici olduğu kanıtlanmıştır. ve özellikle, lazer metal biriktirme uygulaması, havacılık bileşenleri için tasarım olanaklarını genişletir. Geçmişte mümkün olmayan karmaşık iç yapılara ve gradyanlara sahip malzemelerden yapılabilirler. Ek olarak, her iki lazer teknolojisi de karmaşık geometrili ürünler yaratmayı ve çok çeşitli alaşımlardan ürünlerin genişletilmiş işlevselliğini elde etmeyi mümkün kılar.

Geçen Eylül ayında Airbus, A350 XWB üretimini eklemeli baskı ile donattığını duyurdu. titanyum braketArconic tarafından üretilmiştir. Bu son değil, çünkü Arconic'in Airbus ile olan sözleşmesi titanyum-nikel tozundan 3D baskı sağlıyor. vücut kısımları i tahrik sistemi. Ancak, Arconic'in lazer teknolojisini değil, EBM elektronik arkının kendi geliştirilmiş versiyonunu kullandığına dikkat edilmelidir.

Metal işlemede aditif teknolojilerin geliştirilmesindeki kilometre taşlarından birinin, 2017 sonbaharında Dutch Damen Tersaneler Grubu'nun genel merkezinde sunulan ilk prototip olması muhtemeldir. gemi pervanesi adını taşıyan metal alaşımı VAAMpeller. Çoğunluğu halihazırda yapılmış olan uygun testlerden sonra, modelin gemilerde kullanım için onaylanma şansı var.

Metal işleme teknolojisinin geleceği paslanmaz çelik tozlarında veya alaşım bileşenlerinde yattığından, bu pazardaki büyük oyuncuları tanımaya değer. Kasım 2017'de yayınlanan "Katmanlı İmalat Metal Tozu Pazar Raporu"na göre, 3D baskı metal tozlarının en önemli üreticileri: GKN, Hitachi Chemical, Rio Tinto, ATI Powder Metals, Praxair, Arconic, Sandvik AB, Renishaw, Höganäs AB , Metaldyne Performance Group, BÖHLER Edelstahl, Carpenter Technology Corporation, Aubert & Duval.

Pervaneli baskı WAAMpeller

Sıvı faz

Şu anda en iyi bilinen metal katkı teknolojileri, başlangıç ​​malzemesi için gerekli olan yüksek sıcaklıklarda "sinterlenmiş" ve lazerle kaynaştırılmış tozların (yukarıda bahsedilen vibenit bu şekilde oluşturulur) kullanımına dayanmaktadır. Ancak yeni kavramlar ortaya çıkıyor. Pekin'deki Çin Bilimler Akademisi'nin Kriyobiyomedikal Mühendislik Laboratuvarı'ndan araştırmacılar bir yöntem geliştirdiler. "Mürekkep" ile 3D baskıoda sıcaklığının biraz üzerinde bir erime noktasına sahip bir metal alaşımından oluşur. Science China Technological Sciences dergisinde yayınlanan bir çalışmada, araştırmacılar Liu Jing ve Wang Lei, nanopartiküllerin eklenmesiyle galyum, bizmut veya indiyum bazlı alaşımların sıvı faz baskısı için bir teknik gösteriyorlar.

Geleneksel metal prototipleme yöntemleriyle karşılaştırıldığında, sıvı fazlı 3D baskının birkaç önemli avantajı vardır. İlk olarak, üç boyutlu yapıların nispeten yüksek bir üretim oranı elde edilebilir. Ek olarak, burada soğutma sıvısının sıcaklığını ve akışını daha esnek bir şekilde ayarlayabilirsiniz. Ek olarak, sıvı iletken metal, metalik olmayan malzemelerle (plastikler gibi) kombinasyon halinde kullanılabilir, bu da karmaşık bileşenler için tasarım olanaklarını genişletir.

American Northwestern Üniversitesi'ndeki bilim adamları, daha önce bilinenden daha ucuz ve daha az karmaşık olan yeni bir metal 3D baskı tekniği de geliştirdiler. Metal tozu, lazerler veya elektron ışınları yerine geleneksel fırın i sıvı malzeme. Ek olarak, yöntem çok çeşitli metaller, alaşımlar, bileşikler ve oksitler için iyi çalışır. Bu, plastiklerle bildiğimiz meme contasına benzer. "Mürekkep", bir elastomer ilavesiyle özel bir madde içinde çözülen bir metal tozundan oluşur. Uygulama anında oda sıcaklığındadır. Bundan sonra, nozuldan uygulanan malzeme tabakası, fırında oluşturulan yüksek bir sıcaklıkta önceki tabakalarla sinterlenir. Teknik, Advanced Functional Materials adlı özel dergide açıklanmıştır.

Çin Sıvı Metal Fazlı Baskı Yöntemi

2016 yılında Harvard araştırmacıları, XNUMXB metal yapılar oluşturabilen başka bir yöntem tanıttı. "havada" basılmış. Harvard Üniversitesi, diğerlerinden farklı olarak, nesneleri katman katman oluşturmayan, ancak anında donan metalden "havada" karmaşık yapılar oluşturan bir 3D yazıcı yarattı. John A. Paulson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu'nda geliştirilen cihaz, gümüş nanoparçacıklar kullanarak nesneler yazdırıyor. Odaklanmış lazer malzemeyi ısıtır ve kaynaştırarak sarmal gibi çeşitli yapılar oluşturur.

Tıbbi implantlar ve uçak motoru parçaları gibi yüksek hassasiyetli 3D baskılı tüketici ürünlerine yönelik pazar talebi hızla artıyor. Ve ürün verileri başkalarıyla paylaşılabildiğinden, dünyanın dört bir yanındaki şirketler, metal tozuna ve doğru 3D yazıcıya erişimleri varsa, lojistik ve envanter maliyetlerini azaltmak için çalışabilirler. Bilindiği gibi, açıklanan teknolojiler, geleneksel üretim teknolojilerinin önünde, karmaşık geometriye sahip metal parçaların imalatını büyük ölçüde kolaylaştırmaktadır. Özel uygulamaların geliştirilmesi, muhtemelen daha düşük fiyatlara ve geleneksel uygulamalarda da 3D baskı kullanımına açıklığa yol açacaktır.

En sert İsveç çeliği - 3D baskı için:

Dünyanın en sert çeliği - Uppsala, İsveç'te üretildi

Baskı için alüminyum film: 

Metalurjide atılım: Yüksek mukavemetli alüminyumun 3D baskısı