В настоящее время 3D печать металлом является одной из наиболее перспективных технологий, постепенно вытесняющая современные методы макетирования.Исследователи усердно работают над тем, чтобы в ближайшее время принтеры, печатающие металлом, появились на строительных площадках, в металлургической промышленности и на пищевом производстве.Подробнее разберемся с тем, что представляют собой современные 3D принтеры для печати 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.
Технология SLS, также известная под названием Direct metal laser sintering (селективное лазерное спекание), позволяет создавать металлические объекты из плавкого порошка – металлической глины. Впервые данный материал был показан в 1990 г. в Японии. Металлоглина изготавливается из смеси металлической стружки, органического связующего вещества и воды. При обжигании лазерным излучением связующее вещество и вода выгорают, что превращает металлический порошок в монолитный объект по запрограммированному шаблону. Печать проходит в специальной камере с бескислородной средой, в которой постоянно поддерживается высокая температура.
Электронно-лучевая плавка, или EBM, практически не отличается от SLS/DMLS печати металлом. Единственное отличие 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, поскольку корректировка электронного луча осуществляется не за счет движения печатной головки, а с помощью манипуляции магнитными полями, т.е. на гораздо более точном уровне, а также делает EBM принтеры более рентабельными в сравнении с лазерным оборудованием и обеспечивает более высокую производительность.
Технология FDM, или fused deposition modeling (струйное моделирование методом наплавления) 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. 3Dпечать из металла способом наплавления рассматривается как самый простой из доступных ныне методов печати металлом, не лишенный недостатков: несмотря на обилие «чернил», доступных в виде металлоглины (медь, сталь, железо, бронза, серебро и золото), существующее FDM оборудование не способно печатать металлические объекты с высокой четкостью и детализацией.
В компаниях, использующих на производстве EBM и SLS/DMLS принтеры (например, General Electric, Mitsubishi, Boeing, General Motors и др.), уверяют, 3D печать помогает им экономить значительные денежные суммы и существенно расширить возможности конвейерного производства комплектующих.
ПЕРЕВОД СТАТЬИ:
Фирма «MarketsandMarkets» (Пуна, Индия) опубликовала сообщение «Рынок 3Dпринтеров по металлу по форме (порошок или волокно), по типу (титан, никель, нержавеющая сталь, алюминий и др.), по применению (воздушно-космическая оборона, автомобильная отрасль, медицина и стоматология, др.) и по региону – мировой прогноз до 2020 г.» Расчеты этой фирмы показывают: к 2020 г. ожидается, что мировой рынок достигнет $776,8 млн, при совокупном среднегодовом темпе роста 31,5% на протяжении 2015-2020 гг.
Ожидается, что рынок 3Dпечати металлами вырастет на большую величину совокупного среднегодового темпа роста в Азиатско-Тихоокеанском регионе по сравнению с другими областями. Технологическое совершенствование, увеличение объема выпуска продукции, разработка новых товаров и истечение срока основного патента для селективного лазерного спекания на основе порошка – это факторы, влияющие на общий спрос.
Ожидается, что сегмент металла титана будет превалировать на мировом рынке 3Dпечати по металлу, потому что этот процесс широко внедрен в аэрокосмическую и оборонную промышленности, которые используют титан и его сплавы в деталях двигателей. Эти производства составляют более 1/3 совокупного рынка конечных пользователей 3D принтеров по металлу.
На автомобильном, медицинском и стоматологическом рынках доступность новых материалов для обработки и моделирования, спрос на ортопедические и зубные имплантаты и высокий уровень капиталовложений в разработку новой продукции будут способствовать росту 3Dпечати по металлу.
Северная Америка считается самым главным региональным рынком в 3Dметаллопечати.
Статья из журнала «Canadian Metalworking», май 2016 г.
Обзор и перевод подготовила Елена Михаленко