3d принтер порошковый металл. D принтеры печатающие металлом. Свеженапечатанные детали методом Direct metal laser sintering

Промышленный 3D принтер по металлу EOSINT

Современная система 3D-моделирования из металла путём сплавления лазером металлических порошков. Промышленный 3D принтер по металлу EOSINT используется для изготовления моделей, прототипов деталей и вставок для пресс-форм. Предыдущая модель, 3D-принтер EOSINT M 270, получил заслуженное признание и стал лидером рынка эксклюзивной технологии послойного синтеза металлических деталей. Промышленный 3D принтер по металлу EOSINT 280 - новейшая усовершенствованная модель, позволяющая получить высококачественные металлические изделия, на основе исключительно данных CAD файла, в полностью автоматическом режиме. На изготовление изделия, которое может содержать неразъёмные шарниры, требуется всего несколько часов, без какой-либо дополнительной обработки.

Линейка 3D-принтеров компании EOS (Electro Optical Systems, Германия):

• EOSINT P (полимеры)
• EOSINT S (песок)
• EOSINT M (металлы)

3D-принтеры для выращивания изделий из порошков

В этих машинах в качестве модельного материала используются порошки различных полимеров, гипсо-керамические композиции, силикатный и циркониевый песок, а также порошки металлов. Эти машины условно можно разделить на две группы. К первой группе относятся так называемые SLS-машины (SelectiveLaserSintering - послойное лазерное спекание), использующие для формирования слоя построения твердотельный или CO2-лазер. В данном случае, в отличие от SLA-процесса, лазерный луч является не источником света, а источником тепла. Попадая на тонкий слой порошка, лазерный луч спекает его частицы и формирует твердую массу, в соответствие с геометрией текущего сечения детали. В качестве материалов используются полиамид, наполненный полиамид (стекло- и алюминий-), полистирол, плакированный песок и порошки металлов.

Производители

Ведущими мировыми фирмами-изготовителями SLS-машин являются компании 3D Systems (США) и EOS (Германия). Модели из порошкового полистирола предназначены для получения отливок методом «выжигаемых моделей». После построения модель весьма хрупкая и требует бережного обращения. Для придания модели большей прочности ее пропитывают расплавленным парафином (инфильтрация), после чего модель готова для установки в опоку, заливки формовочной смесью и последующих технологических операций. В последнее время разработан порошковый полистирол, не требующий пропитки воском. Модели из полиамида применяется в качестве функциональных моделей, т. е. моделей способных выполнить свою функцию, как деталь машины или устройства. Этот материал удобен для изготовления моделей с целью отработки дизайна, контроля, проверки собираемости сложного узла или для проведения предварительных испытаний. Большие технологические возможности открывает использование, в частности и в SLS-машинах, песка в качестве рабочего материала. Песчаные формы и стержни весьма сложной конфигурации могут быть изготовлены непосредственно в машине без применения традиционной литейной оснастки. Ко второй группе относятся машины, работающие по принципу 3D-принтера (или по так называемой технологии Inkjet): на слой порошкового материала через многоструйную головку впрыскивается связующий состав. Ведущими производителями этого типа машин являются фирмы ZCorp (США), ProMetal (в составе компании ExOne, США), Voxeljet (Германия). Набор модельных материалов весьма разнообразен: гипс, керамика, гипсо-керамика, композитные порошки, в частности, на основе целлюлозы и эластомеров, литейный песок.

Промышленный 3D принтер EOSINT M 280 - видео

Промышленный 3D принтер моделей EOSINT P и EOSINT S

Фирма EOS (Electro Optical Systems GmbH, Германия) является признанным мировым лидером SLS-технологий. Компания производит широкую линейку SLS-машин, но в отличие от машин 3D Systems машины EOS не универсальны, а специализированы по модельным материалам. Машины, использующие полиамид и полистирол имеют индекс «P», машины, работающие с плакированным песком - индекс «S», машины, выращивающие изделия из металла - индекс «M». Это обстоятельство имеет и плюсы, и минусы.

Специализированные модели

С одной стороны универсальность - это всегда компромисс за счет качества конечного изделия. С другой стороны, специализация, хотя и повышает характеристики качества изделий, но существенно увеличивает стоимость комплекса оборудования в тех случаях, когда решение производственных задач требует изготовления моделей из разных материалов, как это часто бывает в тех областях, где RP-технологии получили наибольшее развитие - в авиации, автомобилестроении, медицине. Тем не менее, эти машины находят своих покупателей, как среди промышленных предприятий, так и научно-исследовательских организаций. EOS выпускает широкую линейку оборудования для изготовления прототипов. Индексы 100, 250, 390, 750 характеризуют размеры зоны построения. В машинах серии 700 используются два лазера, что позволяет существенно увеличить скорость построения модели. В качестве опций предлагается полный комплект оборудования для загрузки материалов, очистки и пост-обработки моделей. Так же, как и другие производители RP-машин, компания EOS в последние годы уделяет большое внимание разработке новых модельных материалов. EOS первой стала применять Alumid - нейлоновый порошок с алюминиевым наполнителем (30% по объему). Этот материал предназначен для моделей с повышенными требованиями к прочности.

Промышленный 3D принтер EOSINT S

Промышленный 3D принтер по металлу EOSINT EOS серии «S» успешно применяются на ряде литейных предприятий для изготовления песчаных форм для получения отливок из черных и цветных металлов. Применение их особенно эффективно при штучном или мало серийном производстве сложных отливок. Например, немецкая фирма ACTech, специализирующаяся на литье малых серий из стали и чугуна, закупила несколько машин EOSINT S и полностью отказалась от ручного труда по традиционной технологии изготовления песчаных форм по деревянным моделям. Сначала разрабатываются CAD-модели песчаной формы и стержней, затем они выращиваются на RP-машине, собираются, после чего производится заливка металла.

Такая технология зачастую позволяет сократить время от разработки конструкции изделия до получения отливки более чем в десять раз. Несмотря на относительно высокую цену, машины фирм 3D Systems и EOS отличаются высоким качеством, надежностью, производительностью при хорошо развитой сети сервисного обслуживания. Они ориентированы на широкий круг потребителей, на решение большинства самых разнообразных задач современного производства и поэтому занимают большую часть рынков машин класса «люкс» в Европы и США. Цена (EXW) SLS-машин EOS варьирует (в зависимости от модели, мощности лазера, размеров рабочей камеры, страны поставки, объема гарантийного и пост-гарантийного обслуживания, наличия дополнительного оборудования, количества расходных материалов и т. д.) от 230 до 850 тыс. евро.

Промышленный 3D принтер EOSINT M

Фирма EOS является пионером и одной из ведущих мировых фирм по разработке технологий Direct Metal Fabrication. Промышленный 3D принтер EOSINT M 280 позволяет строить детали из конструкционных и инструментальных сталей, нержавеющей стали, сплава инконель, композиции «кобальт-хром», и, как специальная опция - «титан-алюминий». Является одной из самых популярных и продаваемых машин категории DMF, по состоянию на начало 2013 года поставлено 150 машин, из них 36 за последний год.

В последнее время активно используется в медицинских целях: выращивание протезов, имплантантов, зубных коронок, мостов, брекетов и т. д. Это одна из первых в мире машин, которая стала позиционироваться не только как RP-машина, но и как AF-Additive Fabrication, машина, использующая аддитивные технологии для изготовления не прототипа, а промышленного образца, конечного изделия, т. е. функционирующей, как обычное производственно-технологическое оборудование.

Машины серии «M» применяются для изготовления пресс-форм широкого назначения, специальных инструментов, деталей из специальных сплавов для авиационной и аэрокосмической отраслей. Размеры зоны построения 250х250х215 мм. В зависимости от используемого материала скорость построения детали 7,2-72,0 см3/ч, толщина слоя построения 20 - 100 мкм, мощность лазера 200 Вт, диаметр пятна лазера 100-500 мкм. Потребителям предложены новые металлопорошковых композиции: сплав кобальт-хром (CoCr); сплавы титана; нержавеющие стали; сплав Inconel (жаропрочный сплав на никелевой основе), инструментальные стали.

Подготовка данных

• PC с ситемой Windows
• Программное обеспечение: EOS RP Tools; EOSTATE; Magics RP (Materialise)
• Формат: STL (опция - конвертер из всех стандартных форматов)
• Сеть: Ethernet
• Сертификация: CE, NFPA

Цена

Фото Desktop Metal

Компания Desktop Metal создала новую технологию и первый компактный принтер для 3D-печати металлом. Первые поставки систем начнутся уже осенью этого года. Один принтер будет компактным, благодаря чему его можно будет разместить даже на столе.

В 2015 году четыре профессора из MIT основали компанию Desktop Metal. Среди них был и знаменитый Эмануил Сакс – тот самый изобретатель, который и придумал в 1989 году первый 3D-принтер. В прошлом году они в первые представили устройства для печати металлом. Всего их на данный момент будет два. Компактный комплект DM Studio по цене 120 000$ и DM Production (420 000$), предназначенный для использования промышленными компаниями. Production способна печатать 8200 кубических сантиметров изделия за час, что в 100 раз быстрее нынешних способов изготовления.

Технология

Суть заключается в использовании аддитивной технологии 3D-печати, позволяющей выращивать заготовку из металлического порошка с использованием связующего вещества. Один слой печати по толщине равен человеческому волосу. После нанесения слоя принтер его подсушивает и наносит следующий слой за слоем.

После того, как заготовка готова, она для спекания помещается в миниатюрную плавильную печь, использующую дополнительно микроволны, благодаря которым ускоряется процесс и сама деталь существенно усиливается. Сама заготовка не плавится, так как нагрев происходит при температуре ниже точки плавления металла, во время которой из детали удаляется связующее вещество.

Видео как работает такой принтер:

Оба устройства способны использовать на данный момент чуть более 200 сплавов.

Почему технология 3D-печати от DM является подрывной? Минусом всех подобных других устройств является то, что скорость печати металлом очень низкая и сам процесс настолько неудобный, что их использование в промышленных целях было нецелесообразным. Причем детали, получаемые из них, чаще всего, либо просто не подходят для использования в каких-то серьезных целях, либо еще и требуют существенной дополнительной обработки.

Пример работы 3D-принтера ExOne:

ExOne до появления принтеров от DM считался одним из самых передовых и инновационных.

Также существуют и другие технологии печати, путем выращивания детали из расплава, а также наплавки, но точность их очень низкая и, как говорилось выше, требует последующей обработки.

Благодаря своим инновациям, подтвержденным 138 патентами, компании Desktop Metal удалось в октябре 2015 года привлечь инвестиций размером в 97 000 000$ от Google, BMW Group, GE, Lowe’s, NEA, Kleiner Perkins Caufield & Byers, Lux Capital, Saudi Aramco и лидера в сфере 3D-печати Stratasys.

В настоящее время 3d печать металлом рассматривается, как одна из наиболее перспективных технологий, которая в недалеком будущем может вытеснить современные методы прототипирования.

Исследователи усердно работают над тем, чтобы в ближайшее время принтеры, печатающие металлом, появились на строительных площадках, в металлургической промышленности и на пищевом производстве.

Вам не кажется, что создатели «Терминатора» смогли предугадать будущее?

Только представьте, как изменится наш мир в лучшую сторону, если каждый из нас сможет наладить производство металлических сооружений и конструкций у себя дома.

Говорить о перспективах металлопечати можно бесконечно, но для начала лучше подробнее разобраться с тем, что представляют собой современные 3D принтеры для печати металлом.

Еще недавно литье, рассматривалось как единственный недорогой и выгодный с экономической точки зрения метод изготовления трехмерных металлоконструкций.

С появлением FDM принтеров его гегемония несколько пошатнулась, однако в начале двухтысячных годов мало кто верил в то, что технология трехмерной печати эволюционирует до такой степени, что на повестке дня встанет вопрос о комплексном реформатировании металлургийной промышленности.

Принцип послойного выращивания объемного объекта изначально использовался только при создании аппаратов, работающих с пластиком и глиной.

Прошло немало времени, прежде чем появился 3d принтер по металлу, способный оказать достойную конкуренцию традиционным методам металлопроизводства.

Технологии 3д печать металлом:

На данный момент существует всего несколько технологий, которые используются для печати металлом: лазерные 3d принтеры и струйные. Обе они подразумевают аккуратное и постепенное наслаивание «чернил» слой за слоем для построения заданной фигуры. Тем не менее, инженеры нашли сразу несколько способов, позволяющих вырастить твердый объект на платформе построения.

Селективное лазерное спекание

Технология SLS, также известная под названием Direct metal laser sintering, позволяет создавать металлические объекты из плавкого порошка – металлической глины. Впервые данный материал был показан в 1990 году в Японии. Тогда его использовали для лепки примитивных форм. В промышленности применять его стали лишь спустя десять лет после открытия.

Металлоглина изготавливается из смеси металлической стружки, органического связующего вещества и воды. При обжигании связующее вещество и вода выгорают, что превращает металлический порошок в монолитный объект.

Свеженапечатанные детали методом Direct metal laser sintering:

Для обработки металлоглины SLS-принтеры используют лазер. Порошок наносится на поверхность платформы ровным слоем, после чего разглаживается специальным валиком.Затем лазерное излучение корректирует слой металлоглины так, как это запрограмированно в шаблоне.

Процесс повторяется раз за разом, пока фигура не приобретет нужные размеры. Печать проходит в специальной камере с бескислородной средой, в которой постоянно поддерживается высокая температура. Технология SLS-печати наглядно продемонстрирована на видеоролике, представленном ниже:

Инженеры утверждают, что изделия, изготовленные с помощью селективного лазерного спекания, превосходят металлические заготовки, созданные традиционным методом, по таким параметрам, как пористость и прочность.

Что интересно, промышленный лазерный 3D принтер уже используются такими гигантами, как General Electric Aviation.

Электронно-лучевая плавка

Технология EBM по сути, практически не отличается от SLS/DMLS печати металлом. Единственное отличие электро-лучевой плавки заключается в том, что вместо лазерного луча, металлоглина плавится при помощи направленных электроимпульсов.

Использование электронных пучков высокой мощности, действующих в вакууме, обеспечивает более высокую детализацию печатных объектов. Это объясняется тем, что корректировка электронного луча осуществляется не за счет движения печатной головки, а с помощью манипуляции магнитными полями, то есть на гораздо более точном уровне.

Промышленный 3D принтер Arcam Q10:

Использование электромагнитных компонентов вместо лазерных линз делает EBM принтеры более рентабельными в сравнении с лазерным оборудованием. Кроме того, они обеспечивают более высокую производительность. Посмотреть, как работает аппарат данного типа можно на видео:

Стоит сразу сказать, что вышеназванные технологии далеки от своего предела и могут стать еще лучше. Несмотря на то, что конструкторы используют высокоточное оборудование, которое превосходит традиционные методы обработки металла, при проектировании макетов печатных изделий приходится учитывать усадку от 8% до 30%. Это объясняется физическими свойствами «чернил».

Помимо этого, не стоит забывать, что EBM и SLS/DMLS машины комплектуются германиевыми и алмазными линзами, сложными электромагнитными приспособлениями и посеребренными или позолоченными зеркалами, из-за чего стоимость оборудования делает его покупку рентабельной только для крупных промышленных центров.

Струйное моделирование методом наплавления

Технология FDM или fused deposition modeling используется преимущественно в принтерах, работающих с пластиком, воском и смолами.

Принцип работ устройств, использующих данную технологию достаточно прост: расплавленный материал выдавливается через экструдер на охлажденную платформу построения, где он застывает, слой за слоем формируя нужный объект. 3d печать из металла способом наплавления рассматривается как самый простой из доступных ныне методов печати металлом. Конечно, она не лишена недостатков.

Несмотря на обилие «чернил», доступных в виде металлоглины (медь, сталь, железо, бронза, серебро и золото), существующие FDM оборудование не способно печатать металлические объекты с высокой четкостью и детализацией.

Среди устройств, работающих по схожему принципу, можно выделить The Mini Metal Maker.

Ниже прилагается видео, на котором детально продемонстрирован процесс печати металлом с помощью данного аппарата:

Вполне возможно, что 3d принтер металл в обозримом будущем появится в доме каждого желающего. Об этом говорит стремительное развитие отрасли: уже сегодня такие промышленные киты, как General Electric, Mitsubishi, Boeing, General Motors и Lockheed Martin используют на производстве EBM и SLS/DMLS принтеры.
В компаниях уверяют, 3D печать помогает им экономить значительные денежные суммы и существенно расширить возможности конвейерного производства комплектующих.

Вряд ли компании 3D Systems и Arcam, которым принадлежит первенство в данной сфере, смогут оставаться монополистами на рынке долгое время и диктовать потребителям свои цены.

В 2015 году истекает большинство патентов, что согласно базовым законам рыночной конкуренции сделает «домашние фабрики» по производству металлоконструкций доступными для бытового использования.

Новейшие технологии и приборы уже ни у кого не вызывают особого восторга, каждый год на рынке появляется что-то новое и оригинальное. Также произошло и с 3D принтером. Есть много его разновидностей, каждая из них работает с различными материалами. Но предпринимателей, и людей, которые собираются организовать свое производство, заинтересовал 3Д принтер, работающий по металлу.

Этот новый удобный прибор может стать прекрасным выбором для организации своего бизнеса. Купив небольшую домашнюю модель, можно начать производство единичных заказов, а потом развернуться и выйти на более масштабное производство. Но давайте обо всем по порядку.

Разновидности принтеров

Ультрасовременные принтеры с трехмерной печатью, способны творить с материалами разной фактуры. Но в последнее время большая часть приборов основывается на работе, в которой расходным сырьем является металл в виде порошка. 3D принтер печатающий только металлом делиться на три основные типа:

1. Струйный. Он создает прототипы из металлов, таких как свинец или олово.
2. Трехмерный, который работает на основе металлического порошка, с эффектом склеивания. Подобные устройства печатают прототип, его же дальше нужно подвергнуть обжигу, но создаваемая ним продукция не отличается хорошими свойствами качества.
3. Лазерный 3D принтер производящий печать металлом. Данные детали чаще всего используют на предприятиях большого масштаба, и цена у них немаленькая.

Каждая из описанных моделей имеет свои плюсы и минусы, но самым лучшим все-таки считается лазерный . В настоящее время можно приобрести модель, которая выдает прототипы отличного качества и в небольших количествах. В таблице ниже приведены несколько принтеров, выпускающих продукцию хорошего качества.

С любого из описанных выше вариантов можно начать свое дело. Те модели, что подешевле не отличаются качеством выпускаемой продукции от дорогих. Каждая модель производит печать металлом, а его применяют в нескольких технологиях.

Виды технологий для 3D печати

Каждая из существующих технологий по-своему хороша. Какую же выбрать для начала свое дела, чтобы начать резкий старт и за короткое время заработать на хороший 3D принтер? В таблице ниже описаны все процессы, где используют металл в виде порошка.

Теперь стоит внимательно рассмотреть каждую технологию подробнее, чтобы точно определиться, каким должен быть домашний 3D принтер, печатающий по металлу. Каждая технология имеет свои плюсы, но и минусы также есть. Только разобравшись в каждой из них, можно сделать рациональный выбор, который позволит с малым бюджетом, приобрести хорошую и удобную в работе модель.

SLS. Выборочное лазерное спекание создается на основе лазерных излучателей высокой мощности. Во время работы все частицы металла спекаются, и в результате получается 3D прототип. Но также спекание может проводиться и без использования компонентов, помогающих связке. Прототип изготавливается слоями: сначала он погружается в фотополимерную смолу, после наносится порошок, а на компьютере указывается, какие места должны обрабатываться лазерным лучом.

Во время печати порошком остаются отсевы, их можно использовать и в дальнейшем, как поддерживающая поверхность для создания других моделей. Подобный подход позволит удешевить печать. Но есть у данной технологии и минус – структура выпускаемой продукции пористая, поэтому требует дальнейшей обработки, во время которой будет повышена плотность.

Дешевый 3D принтер, печатающий по металлу sPro 140 или sPro 230 – это отличный выбор для начала бизнеса. Эти две модели создают печать по технологии SLS и способны сделать даже миниатюрные детали, к тому же они будут отлично детализированы. Также во время печати на них, все материалы расходуются экономно.

SLM. Эта технология подразумевает плавку при помощи металлического порошка, под воздействием лазерного луча. Платформа, на которую наносится материал, медленно опускается, формируя, таким образом, слои 3D детали. Если выбирать принтер из этой модели, то лучшим выбором станет Pro. X100 – это мини модель. С ее помощью можно создать химически чистые прототипы из металла и керамики.

Принтер, печатающий по этой технологии, стоит недешево, но при этом способен создать очень хорошие и качественные модели, он станет прекрасным выбором в случае расширения бизнеса, а вот для начала своего дела стоит дороговато.

Сохраните статью в 2 клика:

Начиная свой бизнес с печати 3D моделей, стоит в первую очередь выбрать хороший и удобный принтер, который будет работать на нужной вам технологии и производить качественные модели. Не стоит обращать внимание сразу на дорогостоящие варианты, они не всегда могут помочь сделать первые шаги и найти рынок сбыта. Начинать лучше с компактного принтера, который будет создавать востребованные 3D прототипы.

Вконтакте

На SLS-принтерах чаще всего печатают изделия из полиамидного порошка, отливая затем металлический аналог. Сперва конструктор проектирует модели в CAD-софте.

Затем 3D-оператор готовит машину к запуску. Полиамидный порошок закладывают в две емкости. Слои полиамида наносятся с интервалом в 30 секунд. Принтер спекает полиамидный порошок с помощью теплового лазера.

Процесс печати длится от 5 до 12 часов и зависит от размера детали. Принтер печатает как гладкие, так и рельефные поверхности. Готовые изделия из полиамида получаются прочными и функциональными. Производство автоматизировано и не требует присутствия человека.

На SLS-принтерах можно печатать пластиковые прототипы медицинских протезов. Конструктор моделирует протез на основе томографии. 3д-оператор печатает пластиковый протез, в который в последствии вносятся необходимые правки врачами, получая в результате конечный прототип.

На основе этого прототипа печатается итоговый металлический протез из титана. Такой имплантат не нужно обтачивать, так как он соответствует форме кости человека.