В останні роки піонери аддитивного виробництва, мільярдні інвестиції провідних машинобудівників та розробників технологій підштовхнули аддитивне виробництво до крутої фази розвитку з розвитком металів для друку та металодрукарських технологій. Промислові виробники газу теж не можуть залишитися позаду, тому проводиться інтенсивна робота з випробування впливу захисних газів, необхідних для нових процесів.
Хоча в минулому вироби, виготовлені за допомогою технологій друку на металі, зробили революцію у виробництві прототипів, скоротивши час виготовлення прототипів на 70-75 відсотків, сьогодні серійне виробництво виходить на перший план. У галузі виробництва компонентів аддитивний металевий друк здатний виробляти компоненти зі складною геометрією на 40-85 відсотків швидше, ніж традиційні процеси. Все більше і більше деталей з металевим друком з готових деталей відповідають суворим інспекціям та отримують схвалення технології виробництва.
Існує великий інтерес до виробництва добавок в аерокосмічній, автомобільній, енергетичній та медичній промисловості, включаючи спеціальне протезування та органи. Втрата ваги є справжньою рушійною силою в аерокосмічній та автомобільній промисловості. В енергетичному секторі друк відіграє величезну роль у створенні турбінних лопатей та складних паливних форсунок. Дедалі більше продуктів експериментують, замінюючи традиційні процеси інноваційними технологіями.
Нові продукти для виробництва добавок
Гази невидимі, проте їх роль важлива у виробництві добавок. Залежно від процесу або сировини, для захисту, транспортування або охолодження використовуються гази різної чистоти. Messer створив нову групу продуктів для адитивних процедур під назвою Addline.
Гази відіграють важливу роль у виробництві сировини, якісних металевих порошків, утриманні вологи та кисню в середовищі тривимірного друку, а також впливають на процес швидкого плавлення та затвердіння. Наявність кисню не бажано у виробництві сировини або при 3D-друці, оскільки оксиди, що утворюються, негативно впливають на якість кінцевого продукту, негативно впливають на форму порошків, механічні властивості та друкованість друкованої продукції. Отже, при виробництві металевих порошків та в середовищі виробництва добавок метою є забезпечення рівня кисню нижче 100 ppm (0,01%). Гази, що використовуються для цього, мають чистоту 5,0 (99,999%) і можуть містити менше 2 ppm O2 і не більше 3 ppm H2O. Щоб забезпечити належну якість, сучасні 3D-принтери не лише продувають робочу зону захисним газом, але й пилососять, а потім заповнюють потрібним захисним газом і починають друк.
Новинки у виробництві сировини
Удосконалені версії плазмових, газових та конфігураційних технологій атомізації, які придатні для виробництва високоякісних металевих порошків, відіграють значну роль у виробництві сировини. У процесах атомізації газу паличкоподібна сировина плавиться за допомогою індукції або плазмової дуги. Газ проходить через форсунки навколо потоку рідкого металу, який зазнає значного перепаду тиску внаслідок розширення і змінює характер потоку розплаву. Якщо розплав правильно перегріти, він перетворюється з циліндричної форми спочатку в конус, стрічку, еліпс, а потім у сферу. Газ, який використовується для розпилення - азот, аргон або гелій - також впливатиме на властивості одержуваного порошку залежно від властивостей розплаву. Відхилення від сферичної форми зумовлене утворенням твердих оксидів, які утворюються на поверхні частинок. Утворення оксиду різко збільшує в’язкість, і це запобігає утворенню сферичних крапель. Тому доцільно знижувати кількість кисню якомога менше.
Швидкий розвиток аерокосмічної галузі також має наслідки для технологічного оновлення 3D-друку. Багато нових матеріалів для друку, таких як скальмоллой (сплав скадмію, алюмінію, магнію), обумовлені тим, що механічна обробка добавками стала популярним виробничим процесом у цій галузі. Виробники сировини також пропонують порошки все кращої якості та менший та менший діаметр частинок (15-50 мкм). Завдяки цьому зменшується шорсткість поверхні друкованої продукції, тобто вони дозволяють друкувати більш тонкі шари та більш дрібні деталі.
Процесуальні варіанти
Технології пилозбірника Плавлення лазерним променем також часто називають металевим 3D-друком, порошковим розплавленням або вибірковим лазерним плавленням. Лазер будує заготовку шар за шаром із шару пилу в контейнері. Версії торгових марок - DMLS (пряме лазерне спікання металу) або лазерне нанесення або SLM (лазерне плавлення Selectiv). У технологіях порошкового шару контакт металевого пилу з киснем або вологою призводить до його поступової деградації. Цього можна уникнути, використовуючи гази належної чистоти. Залежно від сировини, варіанти технологічного процесу використовують захисний газ аргон, гелій або азот для захисту порошкового шару або розплаву.
Технологія EBM (Electron Beam Melting) також працює з металевим порошком, де електронний пучок генерує кількість тепла, необхідного для плавлення. Цей процес не вимагає захисних газів, оскільки він обробляється під вакуумом.
Технології порошкового фарбування Лазерне зварювання поверхні, також відоме як лазерне осадження металу (LMD), пряме осадження енергією або лазерне облицювання, включає процеси, при яких металевий порошок автоматично вводиться через одну або кілька форсунок і плавиться тонким шаром лазерним променем. Залежно від розміру фокусної плями на поверхні утворюються різні ширини гусеничних швів. Процеси можна проводити одночасно з порошками різного складу. З варіантом процесу DMLM (Direct Metal Laser Melting) ми можемо працювати з шарами товщиною до 20 мкм, також у шаруватому металевому порошку. Ці процеси використовують аргон, гелій або азот для транспортування пилу та захисту його від пилу. У варіанті зварювання плазмовим наплавленням джерело тепла забезпечується плазмовою дугою. Для цього потрібні гази плазми (Ar, N2, Ar + 5% H2 і N2 + 35% H2) та захисний газ (Ar, He).
Технології подачі дроту Практично всі джерела енергії (лазер, плазма, електрична дуга) можуть бути використані для варіантів технологічного процесу додавання дроту. Процеси зварювання захищених газових добавок також зазнали значного розвитку. Це значно посилюється розробкою високоточних елементів управління, приводів та варіантів адаптивного зварювального процесу для зварювальних роботів, які дозволяють створювати тонкостінні тіла шляхом зварювання та проектувати складні конструкції, застосовуючи параметри зварювання в дуже вузьких межах. Для них в основному використовується захисний газ аргон.
"Якщо вдача велика, починаються великі"
2017 рік - рік оголошення великої співпраці та співпраці. Провідні світові енергетичні гравці, провідні виробники транспортних засобів, об'єднують зусилля з виробниками додаткових пристроїв та робототехнічних систем, а також розробниками програмного забезпечення, щоб надати новий поштовх розвитку адитивних технологій. Загальною метою є подальший розвиток, перевірка та широке впровадження та розповсюдження адитивних технологій у серійному виробництві. Завданням для виробників газу є вивчення ефектів захисних газових сумішей різного складу.
Попереду ще багато викликів для розробників адитивних технологій, але немає сумнівів, що незабаром ми побачимо результати такої цілеспрямованої співпраці.