In 3d kim loại

     

Công nghệ in 3 chiều kim loại thành lập trên nhân loại và bây chừ nó thường xuyên phát triển, ở vn hiện tại technology này còn rất bắt đầu và chưa được phát triển nhiều, một vài công ty mập có sử dụng in 3D sắt kẽm kim loại thì cũng chỉ nên nhập sản phẩm từ nước ngoài về để giao hàng việc sản xuất.

Bạn đang xem: In 3d kim loại

Trong phần giới thiệu về in 3D sắt kẽm kim loại này, công ty chúng tôi đề cập đến các nguyên tắc cơ bạn dạng của SLM cùng DMLS. Sau lúc đọc bài viết này, bạn sẽ hiểu các cơ chế cơ bản của SLM với DMLS với những công dụng cũng như tiêu giảm của technology in 3d kim loại hiện nay


1/ Sự khác hoàn toàn SLM & DMLS là gì?


*
Công nghệ in 3 chiều kim loại

Laser thiêu kết rét chảy (SLM) cùng thiêu kết sắt kẽm kim loại trực tiếp (DMLS) là hai các bước sản xuất bù đắp sắt kẽm kim loại thuộc về technology in 3 chiều hợp tốt nhất giường bột. Hai công nghệ này có không ít điểm tương đồng: cả hai đều thực hiện tia laser nhằm quét với hợp độc nhất vô nhị có chọn lọc (hoặc làm tan chảy) các hạt bột kim loại, links chúng lại với nhau và chế tạo ra thành từng lớp ck lên nhau. Ngoại trừ ra, các vật liệu được sử dụng trong cả hai quy trình là sắt kẽm kim loại ở dạng hạt.

Sự khác hoàn toàn giữa SLM và DMLS nằm trong về những nguyên tắc cơ phiên bản của quy trình liên kết hạt (và cả bằng sáng chế): SLM áp dụng bột sắt kẽm kim loại với ánh sáng nóng chảy duy nhất và làm cho tan chảy hoàn toàn các hạt, trong khi trong DMLS, bột được chế tạo thành từ những vật liệu có điểm trung tâm chảy thay đổi cấp độ phân tử ở nhiệt độ cao.

Bản chất: SLM cung cấp các bộ phận từ một kim các loại duy nhất , trong những lúc DMLS cung ứng các thành phần từ hợp kim kim loại

Cả SLM và DMLS hầu như được sử dụng trong những ứng dụng công nghiệp để tạo nên các sản phẩm kỹ thuật sử dụng đầu cuối ( sử dụng được ngay) . Trong bài viết này, chúng tôi sử dụng thuật ngữ In 3 chiều kim loại để chỉ cả hai quá trình nói bình thường và cửa hàng chúng tôi mô tả những cơ chế cơ bản của tiến trình chế tạo cần thiết cho các kỹ sư với nhà xây đắp để hiểu những lợi ích và giảm bớt của công nghệ.

Có những quy trình sản xuất bù đắp khác rất có thể được thực hiện để cấp dưỡng các chi tiết kim loại khối đặc, ví dụ như Electron Beam Melting (EBM) và siêu âm (UAM). Tính khả dụng và ứng dụng của chúng bị hạn chế, vì vậy chúng sẽ không được trình diễn ở đây. Nhấn vào chỗ này để biết thêm tin tức về Binder Jinder kim loại .

*
Quy trình in SLM / DMLS

2/ Metal 3 chiều Printing ( IN 3 chiều kim loại) chuyển động như rứa nào?

Quy trình chế tạo cơ phiên bản cho SLM với DMLS vô cùng giống nhau. Đây là bí quyết nó có tác dụng việc:

Buồng tạo ra hình trước tiên đựng đầy khí hiếm (ví dụ argon) để giảm thiểu quá trình oxy hóa của bột kim loại và tiếp nối nó được nung nóng đến ánh sáng tạo hình buổi tối ưu.Một lớp bột kim loại mỏng manh được trải trên bàn in cùng tia laser năng suất cao quét mặt phẳng cắt ngang của chi tiết, có tác dụng tan tan (hoặc nung chảy) những hạt kim loại lại với nhau và tạo nên lớp tiếp theo. Toàn thể khu vực của mô hình được quét, vị đó chi tiết được chế tác hình trọn vẹn vững chắc.Khi quá trình quét hoàn tất, bàn in dịch chuyển xuống bên dưới theo độ dày một layer và lớp đậy sẽ trải một tờ bột kim loại mỏng khác. Quy trình được lặp lại cho tới khi toàn bộ chi tiết được hoàn thành.

Khi quy trình tạo hình kết thúc, các thành phầm in vẫn lẫn trong bột kim loại. Không y hệt như quá trình tổng vừa lòng bột polymer ( như SLS ), các bộ phận được gắn vào bàn in thông qua các cấu trúc hỗ trợ . Phần tư vấn in 3D sắt kẽm kim loại được sản xuất hình bởi vật liệu tựa như như chi tiết in và luôn được yêu mong để giảm thiểu sự cong vênh vác và trở thành dạng rất có thể xảy ra do nhiệt độ xử lý cao.

Khi thùng nguội đến nhiệt độ phòng, bột thừa được loại bỏ bằng tay và các thành phầm thường được xử trí nhiệt trong lúc vẫn được gắn vào bàn in để giảm sút mọi ứng suất dư. Sau đó, các thành phầm được lấy ra khỏi tấm in bằng cách cắt, tối ưu hoặc dây EDM và sẵn sàng để sử dụng hoặc xử lý nguội thêm sau đó

*
Sơ đồ thứ in SLM / DMLS

3/ Đặc điểm của SLM và DMLS

3.1/ thông số kỹ thuật máy IN 3d kim loại

Trong SLM với DMLS, hầu như các tham số quá trình được đặt vị nhà cung ứng máy. Các chiều cao lớp sử dụng trong in 3d bằng kim loại xấp xỉ từ 20 đến 50 micron và dựa vào vào các đặc điểm của bột sắt kẽm kim loại (độ linh động, phân bố kích cỡ hạt, hình vv).

Kích thước in điển hình của hệ thống in 3D sắt kẽm kim loại là 250 x 150 x 150 mm, nhưng cũng có sẵn những máy to hơn (lên cho tới 500 x 280 x 360 mm). Độ chính xác về kích thước mà thứ in 3d kim loại có thể đạt được là dao động ± 0,1 mm.

Máy in kim loại có thể được thực hiện để sản xuất hàng loạt nhỏ , nhưng khả năng của hệ thống in 3D kim loại giống với tài năng sản xuất 1 loạt của máy FDM hoặc SLA hơn so với sản phẩm công nghệ in SLS: bọn chúng bị tinh giảm bởi khoanh vùng in có sẵn (hướng XY), vì các thành phần phải được gắn vào bàn in.

Bột kim loại trong SLM cùng DMLS có kĩ năng tái chế cao : thường dưới 5% bị lãng phí (bỏ đi). Sau những lần in, bột không áp dụng được thu thập, sàng và kế tiếp được phủ lên trên bằng vật tư nguyên phiên bản đến mức cần thiết cho lần chế tạo tiếp theo.

Lãng tầm giá trong in kim loại tuy vậy ở dạng cấu trúc support , rất đặc biệt cho vấn đề tạo hình thành công nhưng có thể làm tăng xứng đáng kể con số vật liệu quan trọng (và chi phí).

*
Sản xuất hàng loạt nhỏ dại của khung xe đạp sử dụng SLM

3.2/ Lớp dính

Các cụ thể SLM cùng DMLS kim loại có các đặc thù cơ học với nhiệt gần như đẳng hướng . Chúng rắn chắc hẳn với độ xốp bên phía trong rất ít (dưới 0,2 – 0,5% sống trạng thái được in và gần như biến mất sau khi cách xử lý nhiệt).

Các chi tiết in 3d kim loại có độ bền cùng độ cứng cao hơn nữa và thường linh hoạt hơn các cụ thể được chế tạo bằng cách thức truyền thống. Tuy nhiên, bọn chúng dễ bị nứt gãy.

Xem thêm: Hiển Thị Thanh Thước Kẻ Trong Word 2010, Cách Hiển Thị Thanh Ruler Word 2010

Ví dụ: hãy coi các đặc thù cơ học tập của hợp kim in 3d kim loại AlSi10Mg EOS và hợp kim đúc A360 . Hai thứ liệu này còn có thành phần hóa học siêu giống nhau, đựng được nhiều silicon với magiê. Các phần tử in có đặc thù cơ học vượt trội và độ cứng cao hơn nữa so với vật tư rèn.

Do dạng hạt của thiết bị liệu chưa được xử lý, độ nhám bề mặt được xây dựng (Ra) của phần in 3 chiều bằng kim loại là khoảng chừng 6 – 10 μm. Độ nhám mặt phẳng tương đối cao này hoàn toàn có thể giải ưa thích một phần độ bền mỏi rẻ hơn .

AlSi10Mg (hợp kim in 3D)A360 (Hợp kim đúc)
Sức táo bạo năng suất (chủng 0,2%) *XY: 230 MPa Z: 230 MPa165 MPa
Sức căng *XY: 345 MPa Z: 350 MPa317 MPa
Mô-đun *XY: 70 GPa Z: 60 GPa71 GPa
Độ giãn dài khi nghỉ ngơi *XY: 12% Z: 11%3,5%
Độ cứng **119 HBW75 HBW
Độ bền **97 MPa124 MPa

Lưu ý: 

*: cách xử lý nhiệt: ủ sinh hoạt 300oC vào 2 giờ

**: Đã phân tích trên các mẫu được chế tác hình

3.3/ kết cấu support & gá đặt chi tiết

Các cấu trúc support uôn được yêu ước trong in kim loại, do ánh sáng xử lý rất lớn và bọn chúng thường được chế tạo bằng cách sử dụng quy mô mạng tinh thể.

Hỗ trợ in 3 chiều kim loại giao hàng 3 công dụng khác nhau:

Họ hỗ trợ một bàn in phù hợp cho lớp tiếp sau được xây dựng.Chúng giữ chi tiết vào tấm bàn và phòng ngừa cong vênh .Chúng hoạt động như một bộ tản nhiệt tản nhiệt ra khỏi cụ thể và cho phép nó làm cho mát ở tốc độ được kiểm soát và điều hành nhiều hơn.

Các cụ thể in 3d kim loại thường được kim chỉ nan ở một góc để bớt thiểu kỹ năng cong vênh và về tối đa hóa sức khỏe của chi tiết theo những hướng quan tiền trọng. Tuy nhiên, vấn đề này sẽ có tác dụng tăng số lượng cung ứng cần thiết, thời hạn xây dựng, hóa học thải vật tư và (cuối cùng) tổng chi phí.

Độ cong vênh váo cũng rất có thể được bớt thiểu bằng cách sử dụng các mẫu mã quét ngẫu nhiên . Chiến lược quét này ngăn ngừa sự tích tụ của những ứng suất dư theo ngẫu nhiên hướng ví dụ nào cùng sẽ thêm 1 kết cấu mặt phẳng đặc trưng cho cỗ phận.

Do chi tiêu in sắt kẽm kim loại rất cao, mô phỏng thường được sử dụng để tham gia đoán hành vi của thành phần trong quy trình xử lý. Các thuật toán tối ưu hóa cấu tạo liên kết cũng được sử dụng không những để tối đa hóa công suất cơ học tập và tạo thành các phần tử nhẹ mà hơn nữa để sút thiểu sự cần thiết của cấu trúc hỗ trợ và năng lực cong vênh.

*
Một khung sắt kẽm kim loại trước khi cung ứng loại bỏ lý thuyết trong một góc 45 độ

3.4/ Phần rỗng & cấu trúc nhẹ

Không y như các tiến trình tổng vừa lòng bột polymer như SLS, các phần rỗng lớn không được sử dụng thông dụng trong in sắt kẽm kim loại vì các kết cấu hỗ trợ (support) hoàn toàn có thể dễ dàng được gỡ bỏ.

Đối với các kênh dẫn bên trong lớn rộng 8 mm, phải sử dụng mặt phẳng cắt kim cưng cửng hoặc hình giọt nước thay vì hình tròn, bởi vì chúng không yêu cầu cấu trúc hỗ trợ. Hướng dẫn thi công khác về SLM và DMLS hoàn toàn có thể được tra cứu thấy trong các tài liệu in 3d .

Thay thế cho những phần rỗng, các chi tiết có thể được thiết kế theo phong cách với vỏ với lõi. Vỏ và lõi được xử lý bằng phương pháp sử dụng tích điện laser và tốc độ quét không giống nhau, dẫn đến đặc thù vật liệu không giống nhau. Thực hiện vỏ cùng lõi rất có lợi khi cung ứng các cụ thể có tiết diện lớn, vày chúng làm sút đáng kể thời hạn in và khả năng cong vênh và tiếp tế các phần tử có độ định hình cao và chất lượng bề mặt tuyệt vời.

Sử dụng cấu trúc mạng tinh thể cũng là 1 trong những chiến lược thông dụng trong in 3D kim loại để giảm trọng lượng của một bộ phận. Các thuật toán về tối ưu hóa cấu tạo liên kết cũng hoàn toàn có thể hỗ trợ trong việc thiết kế dạng trọng lượng nhẹ hữu cơ .

*
Loại vứt bột bao quanh các bộ phận kim loại được phân phối bởi quy trình in SLM

4/ vật liệu in 3d kim loại SLM và DMLS

in 3D sắt kẽm kim loại SLM và DMLS rất có thể sản xuất các phần tử từ một lượng lớn sắt kẽm kim loại và kim loại tổng hợp kim loại bao hàm nhôm, thép không gỉ, titan, crôm coban cùng inconel. Những vật liệu này đáp ứng nhu mong của hầu như các áp dụng công nghiệp, từ mặt hàng không vũ trụ đến y tế. Kim loại quý, ví dụ như vàng, bạch kim, palađi và bội nghĩa cũng có thể được xử lý, nhưng các ứng dụng của bọn chúng là rìa và đa phần giới hạn trong chế tạo đồ trang sức.

Giá thành của bột kim loại rất cao. Ví dụ, một kg bột thép ko gỉ 316L có giá khoảng tầm $ 350 – $ 450. Vì lý do này, bớt thiểu trọng lượng chi ngày tiết in 3d và tinh giảm việc thêm hỗ trợ (support) là khóa xe để giữ ngân sách càng tốt càng tốt.

Một cố kỉnh mạnh đặc biệt quan trọng của in 3D kim loại là năng lực tương say mê với những vật liệu cường độ cao, chẳng hạn như siêu kim loại tổng hợp niken hoặc coban-crôm, rất khó cách xử trí với các phương pháp sản xuất truyền thống. Tiết kiệm chi phí và thời gian đáng kể có thể được thực hiện, bằng phương pháp sử dụng in 3D sắt kẽm kim loại để tạo ra 1 phần hình ngay sát lưới nhưng mà sau đó hoàn toàn có thể được cách xử lý sau để hoàn thiện bề mặt rất cao.

Vật chất
Hợp kim nhômTính hóa học cơ cùng nhiệt tốtMật độ thấpDẫn năng lượng điện tốtĐộ cứng thấp
Thép không gỉ với thép công cụKhả năng kháng mòn caoĐộ cứng lớnĐộ dẻo và kỹ năng hàn tốt
Hợp kim titanChống ăn uống mònTỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng tuyệt vờiMở rộng nhiệt thấpTương thích sinh học
Siêu kim loại tổng hợp Cobalt-ChromeChống mài mòn và bào mòn tuyệt vờiTính chất tuyệt vời và hoàn hảo nhất ở ánh sáng caoĐộ cứng cực kỳ caoTương đam mê sinh học
Siêu hợp kim niken (Inconel)Tính hóa học cơ học tuyệt vờiChống ăn mòn caoChịu nhiệt độ lên đến 1200 o CĐược sử dụng trong môi trường xung quanh khắc nghiệt
Kim các loại quýDùng trong làm cho đồ trang sứcVật liệu ko phổ biến, cực nhọc kiếm