چگونگی پرینت سه بعدی فلز

بسیاری از مردم بر این باورند که دستگاه های CNC بهترین ابزار برای تقریباً هر کاری هستند. با این حال، گاهی اوقات به تولید قطعاتی با پیچیدگی بسیار بالا منجر می شود که برای انجام کار به ابزارهای مختلفی نیاز دارد. با این حال، با چاپ سه بعدی، ساخت اشیا با اشکال و جزئیات پیچیده عملاً نامحدود است.

پرینت سه بعدی از طیف وسیعی از مواد خام استفاده می کند.ما در این مقاله بر روی پرینت سه بعدی با استفاده از فلزات تمرکز خواهیم کرد.

رشته فلزی

در سال های اخیر، ایجاد محصولات فلزی با طرح های بسیار پیچیده تقریبا غیرممکن بود، زیرا اغلب به کارگران ماهر و ماشین آلات پیچیده نیاز داشت. علاوه بر این، روش سنتی ساخت قطعات فلزی یک فرآیند بیهوده است.

پرینتر سه بعدی با فلزات می تواند حتی پیچیده ترین طراحی را ایجاد کند و در عین حال ضایعات را به حداقل برساند. این به این دلیل است که فناوری چاپ سه بعدی شامل طرح های دیجیتالی است که برای ساخت شی به چاپگر سه بعدی منتقل می شود. در عین حال، چاپگر تقریباً دقیقاً به همان اندازه موادی را که برای ایجاد چیز واقعی نیاز دارد استفاده می کند، که تا حد زیادی ضایعات تولید شده را به حداقل می رساند.

این فناوری می تواند از انواع فلزات استفاده کند. فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، نیکل، کروم کبالت و آلیاژهای تیتانیوم رایج هستند. این فلزات پودرهای بسیار ریز هستند که به طور خاص برای پرینت سه بعدی لایه های بسیار نازک طراحی شده اند. از آن جایی که طیف گسترده ای از پودرهای فلزی موجود است، بررسی خواص مختلف مواد برای کمک به تعیین بهترین ماده، برای پروژه شما مهم است.

روش های تولید فلز با پرینتر سه بعدی

بیشتر پرینترهای سه بعدی مواد را قبل از قرار دادن در محفظه چاپ ذوب می کنند. با توجه به این که فلزات دارای نقطه ذوب بسیار بالایی هستند، شرکت های چاپ فلز چندین رویکرد را برای امکان چاپ سه بعدی توسعه داده اند. در اینجا چندین روش وجود دارد که می گوید چگونه می توانیم اشیاءفلزی را با استفاده از پرینتر سه بعدی چاپ کنیم :

Metal Binder Jetting

این فناوری شامل یک چسب مایع به صورت انتخابی برای اتصال ذرات پودر لایه به لایه است.فرآیند چاپ با هدهای چاپ شروع می شود که به طور استراتژیک لایه های نازکی از فلزات پودری را در بستر پودر قرار می دهند. پس از آن، قبل از این که یک لایه دیگر را پخش کنید، تخت پایین می آید. این روند به طور مکرر ادامه می یابد تا زمانی که قطعه کامل شود.

بایندر جت می تواند علی رغم نامش با مواد دیگری مانند ماسه و سرامیک کار کند. از سوی دیگر، قطعات چاپ شده با این فناوری، خواص مکانیکی پایینی دارند و اغلب ضعیف و شکننده هستند. از این رو، چندین مرحله پس از پردازش برای تقویت قطعات مورد نیاز است.

لیزر پودر بستر فیوژن (LPBF)

LPBF بیشتر به عنوان ذوب لیزری انتخابی (SLM) شناخته می شود. این رایج ترین فناوری چاپ سه بعدی است و حدود 60 درصد از بازار پرینترهای سه بعدی فلزی را تشکیل می دهد. با طیف گسترده ای از فلزات پودری سازگار است و از حداقل یک لیزر برای ذوب آهسته آن استفاده می کند تا ذرات ریز داخل فلز را ذوب کند.LPBF اشیاء را با لایه بندی مواد ایجاد می کند. فرآیند چاپ LPBF با پر کردن محفظه دستگاه با گاز خنثی شروع می شود و سپس آن را تا دمای چاپ مورد نیاز گرم می کند.

چاپگرهای LPBF دارای پشتیبانی برای کاهش تاب در دماهای بالا هستند. از این رو، باید اشیاء چاپ شده را از طریق روش های برش یا ماشین کاری حذف کنید. پس فرآیندهایی مانند عملیات حرارتی، خواص مکانیکی اجسام را بهبود می بخشد. به همین ترتیب، ماشینکاری و پرداخت CNC کیفیت سطح بهتری را ارائه می دهد.

رسوب مستقیم انرژی (DED)

در مقایسه با سایر فناوری های چاپ سه بعدی، DED پیچیده تر است. فرآیند چاپ DED همان اصل پرینت سه بعدی اکستروژن مواد را دارد. با این حال، نازل های چاپگرهای DED می توانند در چندین جهت با حداکثر پنج محور مختلف حرکت کنند.

مانند LPBF، DED نیز از یک منبع انرژی متمرکز برای کار استفاده می کند. اجسام سه بعدی با استفاده از پرتوهای لیزر یا الکترونی برای ذوب شدن مواد در هنگام ته نشین شدن در پلتفرم تشکیل می شوند.

چاپگرهای رسوب مستقیم انرژی ماشین ‌های صنعتی هستند که به محیطی فوری و کنترل‌شده نیاز دارند. اگرچه ساخت قطعات با استفاده از فناوری DED کاملاً امکان پذیر است، اما اغلب برای تعمیر یا افزودن مواد به اجزای موجود استفاده می شود. به همین دلیل، ماشین های DED در تولید هیبریدی محبوب هستند.

رسوب رشته ای ذوب شده/ مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM)

FDM ارزان ترین راه برای تولید قطعات فلزی است زیرا می توان آنها را با طیف گسترده ای از پرینترهای رومیزی سه بعدی که در اصل برای چاپ پلاستیک طراحی شده اند انجام داد. از سوی دیگر، روش چاپ FDM نسبت به سایر فناوری های چاپ سه بعدی دقت کمتری دارد. طرح های هندسی محدود هستند زیرا نیاز به پشتیبانی دارد.

درآخر

فلزات مزایای زیادی نسبت به پلاستیک دارند. فلزات قوی تر، مقاوم تر در برابر حرارت و همچنین انعطاف پذیر هستند. اما از طرف دیگر، پرینترهای سه بعدی فلزی گرانتر از سایر پرینترهای سه بعدی هستند. از این رو، این فناوری هنوز برای مصرف کنندگان عمومی هدف قرار نگرفته است.

به طور کلی، چاپ فلز به سادگی یک فناوری نسبتاً جدید است که مبتنی بر فناوری موجود است. در طول سال ها، ارزش خود را نه تنها در فرآیند نمونه سازی، بلکه در تولید انبوه قطعات نیز ثابت کرده است. به طور کلی، پرینت سه بعدی با فلزات باعث ایجاد سریع‌تر، ارزان‌تر و آسان‌تر شده است. و به همین دلیل، تقریباً هر صنعتی می تواند از چاپ سه بعدی فلزی بهره مند شود که شامل طرح های فلزی پیچیده باشد.

پرینت سه بعدی فلزی نحوه انجام کارها را متحول کرده است. علیرغم محبوبیت در بسیاری از زمینه ها، هنوز هم چیزهای بیشتری برای ارائه دارد. از این رو، جای تعجب نیست که محققان مناطق مختلف در سراسر جهان به بهبود این فناوری ادامه دهند.