In 3D kim loại
Mô tả ngắn:
In 3D kim loại làmột quá trình tạo hình các bộ phận bằng cách nung nóng, thiêu kết, nấu chảy và làm nguội bột kim loại bằng cách quét tia laze hoặc tia điện tử dưới sự điều khiển của máy tính. In 3D không cần khuôn, tạo hình nhanh, giá thành cao, phù hợp với sản xuất hàng mẫu, hàng loạt nhỏ.
In 3D kim loại (3DP) là một loại công nghệ tạo mẫu nhanh. Đây là một công nghệ dựa trên tệp mô hình kỹ thuật số, sử dụng kim loại bột hoặc nhựa và các vật liệu kết dính khác để xây dựng các đối tượng bằng cách in lớp. Sự khác biệt giữa in 3D kim loại và in 3D nhựa: Đây là hai công nghệ. Nguyên liệu của in 3D kim loại là bột kim loại, được sản xuất và in bằng phương pháp thiêu kết nhiệt độ cao bằng laser. Vật liệu dùng để in 3D nhựa là chất lỏng, được tia cực tím có bước sóng khác nhau bức xạ lên vật liệu lỏng, dẫn đến phản ứng trùng hợp và đóng rắn.
1. Đặc điểm của in 3D kim loại
1. lợi thế của in 3D kim loại
A. Tạo mẫu nhanh các bộ phận
B. Công nghệ này có thể sử dụng các vật liệu bột kim loại mỏng để sản xuất các hình dạng phức tạp mà công nghệ truyền thống như đúc, rèn và gia công không thể thực hiện được.
So với các quy trình sản xuất truyền thống, in 3D có nhiều ưu điểm, bao gồm:
A. tỷ lệ sử dụng vật liệu tổng thể cao;
B. không cần mở khuôn, quy trình sản xuất ít hơn và chu kỳ ngắn;
C Thời gian chu kỳ sản xuất ngắn. Đặc biệt, việc in 3D các bộ phận có hình dạng phức tạp chiếm 1/5, thậm chí 1/10 thời gian gia công thông thường
D. Các bộ phận có cấu trúc phức tạp có thể được sản xuất, chẳng hạn như kênh dòng chảy bên trong;
E. thiết kế tự do theo các yêu cầu tính chất cơ học mà không cần xem xét quá trình sản xuất.
Tốc độ in của nó không cao, và nó thường được sử dụng trong sản xuất nhanh các bộ phận đơn lẻ hoặc hàng loạt nhỏ mà không tốn chi phí và thời gian mở khuôn. Mặc dù in 3D không thích hợp để sản xuất hàng loạt, nhưng nó có thể được sử dụng để sản xuất nhanh các khuôn mẫu khác nhau để sản xuất hàng loạt.
2.Nhược điểm của in 3D kim loại
In 3D kim loại mang đến những khả năng thiết kế mới, chẳng hạn như tích hợp nhiều thành phần trong quá trình sản xuất để giảm thiểu chi phí sử dụng vật liệu và gia công khuôn mẫu.
A). Độ lệch của các bộ phận in 3D bằng kim loại thường lớn hơn + / -0,10 mm và độ chính xác không tốt bằng các máy công cụ thông thường.
B) Đặc tính xử lý nhiệt của in 3D kim loại sẽ bị biến dạng: điểm bán hàng của in 3D kim loại chủ yếu là độ chính xác cao và hình dạng lạ. Nếu quá trình in 3D của các bộ phận bằng thép được xử lý nhiệt, các bộ phận sẽ mất độ chính xác hoặc cần được xử lý lại bằng máy công cụ
Một phần của gia công giảm vật liệu truyền thống có thể tạo ra một lớp cứng rất mỏng trên bề mặt của các bộ phận. In 3D không quá tốt. Hơn nữa, sự giãn nở và co lại của các bộ phận thép là nghiêm trọng trong quá trình gia công. Nhiệt độ và trọng lực của các bộ phận sẽ có ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ chính xác
2. Vật liệu dùng để in 3D kim loại
Nó bao gồm thép không gỉ (AISI316L), nhôm, titan, Inconel (Ti6Al4V) (625 hoặc 718) và thép mactenxit.
1) thép .tool và martensitic
2). thép không gỉ.
3). Hợp kim: hợp kim bột kim loại được sử dụng rộng rãi nhất cho vật liệu in 3D là titan và hợp kim titan nguyên chất, hợp kim nhôm, hợp kim cơ bản niken, hợp kim crom coban, hợp kim cơ bản đồng, v.v.
Bộ phận in 3D bằng đồng
Bộ phận in 3D bằng thép
Bộ phận in 3D bằng nhôm
Khuôn in 3D
3. Các loại in 3D kim loại
Có năm loại công nghệ in 3D kim loại: SLS, SLM, npj, thấu kính và EBSM.
1). thiêu kết laser chọn lọc (SLS)
SLS bao gồm một hình trụ bột và một hình trụ. Piston của xi lanh bột tăng lên. Bột được máy rải bột dàn đều trên hình trụ tạo hình. Máy tính điều khiển theo dõi quét hai chiều của chùm tia laze theo mô hình lát cắt của nguyên mẫu. Vật liệu bột rắn được thiêu kết có chọn lọc để tạo thành một lớp của bộ phận. Sau khi hoàn thành một lớp, piston làm việc giảm độ dày một lớp, hệ thống rải bột sẽ trải lớp bột mới và điều khiển chùm tia laze để quét và thiêu kết lớp mới. Bằng cách này, chu trình được lặp lại từng lớp một cho đến khi các phần ba chiều được hình thành.
2). nung chảy laser chọn lọc (SLM)
Nguyên tắc cơ bản của công nghệ nấu chảy chọn lọc laser là thiết kế mô hình rắn ba chiều của bộ phận bằng cách sử dụng phần mềm mô hình ba chiều như Pro / E, UG và CATIA trên máy tính, sau đó cắt mô hình ba chiều thông qua phần mềm cắt lát, lấy dữ liệu hồ sơ của từng phần, tạo đường quét lấp đầy từ dữ liệu hồ sơ và thiết bị sẽ điều khiển sự nóng chảy có chọn lọc của chùm tia laze theo các đường quét lấp đầy này. Mỗi lớp vật liệu bột kim loại dần dần được xếp thành ba- các bộ phận kim loại chiều. Trước khi chùm tia laze bắt đầu quét, thiết bị rải bột đẩy bột kim loại lên tấm đế của hình trụ tạo hình, và sau đó chùm tia laze làm tan chảy bột trên tấm đế theo đường quét lấp đầy của lớp hiện tại và xử lý lớp hiện tại và sau đó hình trụ tạo hình giảm khoảng cách chiều dày lớp, hình trụ bột tăng khoảng cách chiều dày nhất định, thiết bị trải bột trải bột kim loại trên lớp hiện tại đã xử lý và thiết bị điều chỉnh nhập dữ liệu của đường bao lớp tiếp theo cho xử lý, và sau đó xử lý từng lớp một cho đến khi toàn bộ phần được xử lý.
3). kim loại phun hạt nano (NPJ)
Công nghệ in 3D kim loại thông thường là sử dụng tia laser để làm nóng chảy hoặc nung chảy các hạt bột kim loại, trong khi công nghệ npj không sử dụng hình dạng bột mà là trạng thái lỏng. Các kim loại này được bọc trong một ống ở dạng chất lỏng và đưa vào một máy in 3D, máy in này sử dụng "sắt nóng chảy" chứa các hạt nano kim loại để phun thành hình dạng khi in 3D kim loại. Ưu điểm là kim loại được in bằng sắt nóng chảy, toàn bộ mô hình sẽ êm dịu hơn, và đầu in phun mực thông thường có thể được sử dụng như một công cụ. Khi quá trình in kết thúc, buồng xây dựng sẽ làm bay hơi chất lỏng dư thừa bằng cách đốt nóng, chỉ để lại phần kim loại
4) . laser gần lưới định hình (ống kính)
Công nghệ tạo hình gần lưới (thấu kính) bằng laser sử dụng nguyên tắc vận chuyển tia laser và bột cùng một lúc. Mô hình CAD 3D của bộ phận được cắt bằng máy tính và thu được dữ liệu đường bao mặt phẳng 2D của bộ phận. Những dữ liệu này sau đó được chuyển thành đường chuyển động của bàn làm việc NC. Đồng thời, bột kim loại được đưa vào vùng lấy nét laser ở một tốc độ tiếp liệu nhất định, nóng chảy và đông đặc nhanh chóng, và sau đó có thể thu được các bộ phận có hình dạng gần lưới bằng cách xếp chồng các điểm, đường và bề mặt. Các bộ phận được tạo thành có thể được sử dụng mà không cần hoặc chỉ với một lượng nhỏ xử lý. Lens có thể thực hiện chế tạo các bộ phận kim loại không cần khuôn và tiết kiệm rất nhiều chi phí.
5). sự nóng chảy của chùm điện tử (EBSM)
Công nghệ nấu chảy chùm tia điện tử lần đầu tiên được phát triển và sử dụng bởi công ty arcam ở Thụy Điển. Nguyên lý của nó là sử dụng súng bắn điện tử để bắn ra năng lượng mật độ cao do chùm tia điện tử tạo ra sau khi làm lệch hướng và tập trung, làm cho lớp bột kim loại được quét sinh ra nhiệt độ cao trong khu vực nhỏ cục bộ dẫn đến nóng chảy các hạt kim loại. Sự quét liên tục của chùm tia điện tử sẽ làm cho các vũng kim loại nóng chảy cực nhỏ tan chảy và đông đặc lại với nhau, và tạo thành lớp kim loại tuyến tính và bề mặt sau khi kết nối.
Trong số 5 công nghệ in kim loại trên, SLS (thiêu kết laser chọn lọc) và SLM (nung chảy laser chọn lọc) là công nghệ ứng dụng chủ đạo trong in kim loại.
4. Ứng dụng của in 3D kim loại
Nó thường được sử dụng trong sản xuất khuôn mẫu, thiết kế công nghiệp và các lĩnh vực khác để làm mô hình, sau đó dần dần được sử dụng trong sản xuất trực tiếp một số sản phẩm, sau đó dần dần được sử dụng trong sản xuất trực tiếp một số sản phẩm. Đã có các bộ phận được in bằng công nghệ này. Công nghệ này có các ứng dụng trong đồ trang sức, giày dép, thiết kế công nghiệp, kiến trúc, kỹ thuật và xây dựng (AEC), ô tô, hàng không vũ trụ, nha khoa và y tế, giáo dục, hệ thống thông tin địa lý, kỹ thuật dân dụng, súng cầm tay và các lĩnh vực khác.
In 3D kim loại, với ưu điểm đúc trực tiếp, không cần khuôn, thiết kế cá nhân hóa và cấu trúc phức tạp, hiệu quả cao, tiêu thụ thấp và chi phí thấp, đã được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng kỹ thuật hóa dầu, hàng không vũ trụ, sản xuất ô tô, khuôn ép, đúc hợp kim kim loại nhẹ , điều trị y tế, công nghiệp giấy, công nghiệp điện, chế biến thực phẩm, đồ trang sức, thời trang và các lĩnh vực khác.
Năng suất in kim loại không cao, thường được sử dụng để sản xuất nhanh các bộ phận đơn chiếc hoặc hàng loạt nhỏ, không tốn chi phí và thời gian mở khuôn. Mặc dù in 3D không thích hợp để sản xuất hàng loạt, nhưng nó có thể được sử dụng để sản xuất nhanh các khuôn mẫu khác nhau để sản xuất hàng loạt.
1). lĩnh vực công nghiệp
Hiện nay, nhiều phòng ban công nghiệp đã sử dụng máy in 3D kim loại như một chiếc máy hàng ngày của họ. Trong sản xuất nguyên mẫu và sản xuất mô hình, công nghệ in 3D gần như được sử dụng. Đồng thời, nó cũng có thể được sử dụng trong sản xuất một số bộ phận lớn
Máy in 3D in ra các bộ phận và sau đó lắp ráp chúng. So với quy trình sản xuất truyền thống, công nghệ in 3D có thể rút ngắn thời gian và giảm chi phí mà còn đạt được sản lượng lớn hơn.
2). lĩnh vực y tế
In 3D kim loại được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế, đặc biệt là trong nha khoa. Không giống như các phẫu thuật khác, in 3D kim loại thường được sử dụng để in cấy ghép nha khoa. Ưu điểm lớn nhất của việc sử dụng công nghệ in 3D là khả năng tùy biến. Các bác sĩ có thể chỉ định cấy ghép tùy theo tình trạng cụ thể của bệnh nhân. Bằng cách này, quá trình điều trị của bệnh nhân sẽ giảm bớt đau đớn, ít gặp phải sự cố sau ca mổ.
3). đồ trang sức
Hiện nay, nhiều nhà sản xuất trang sức đang chuyển đổi từ in 3D nhựa và sản xuất khuôn sáp sang in 3D kim loại. Với mức sống của con người không ngừng được nâng cao, nhu cầu về trang sức cũng cao hơn. Mọi người không còn thích đồ trang sức thông thường trên thị trường, nhưng muốn có đồ trang sức độc đáo theo yêu cầu. Do đó, xu hướng phát triển trong tương lai của ngành trang sức là hiện thực hóa sự tùy biến mà không cần khuôn mẫu, trong đó in 3D kim loại sẽ đóng một vai trò rất quan trọng.
4) . Không gian vũ trụ
Nhiều quốc gia trên thế giới đã bắt đầu sử dụng công nghệ in 3D kim loại để đạt được mục tiêu phát triển quốc phòng, hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác. Nhà máy in 3D đầu tiên trên thế giới của GE được xây dựng tại Ý có nhiệm vụ chế tạo các bộ phận cho động cơ phản lực nhảy vọt, điều này chứng tỏ khả năng in 3D kim loại.
5). Ô tô
Thời gian ứng dụng của in 3D kim loại trong ngành ô tô không quá dài nhưng nó có tiềm năng rất lớn và phát triển nhanh chóng. Hiện tại, BMW, Audi và các nhà sản xuất ô tô nổi tiếng khác đang nghiêm túc nghiên cứu cách sử dụng công nghệ in 3D kim loại để cải cách phương thức sản xuất.
In 3D kim loại không bị giới hạn bởi hình dạng phức tạp của các bộ phận, được tạo hình trực tiếp, nhanh chóng, hiệu quả và không cần đầu tư khuôn mẫu cao, phù hợp với sản xuất hiện đại. Nó sẽ được phát triển và ứng dụng nhanh chóng ngay bây giờ và trong tương lai. Nếu bạn có các bộ phận kim loại cần in 3D, vui lòng liên hệ với chúng tôi.
In 3D kim loại không bị giới hạn bởi hình dạng phức tạp của các bộ phận, được tạo hình trực tiếp, nhanh chóng, hiệu quả và không cần đầu tư khuôn mẫu cao, phù hợp với sản xuất hiện đại. Nó sẽ được phát triển và ứng dụng nhanh chóng ngay bây giờ và trong tương lai. Nếu bạn có các bộ phận kim loại cần in 3D,xin vui lòng liên hệ với chúng tôi.
