3D-печать металлами – это сложный с точки зрения технологии процесс, который пользуется большой популярностью. Металлический порошок в 3D-печати применяется часто и в разных технологиях, причем используются как чистые металлы, так и их сплавы.

3д печать по металлу

В каких технологиях применяется?

Металлический порошок отличается прочностью, поэтому широко применяется в различных технологиях 3D-печати. Чаще всего применяются сталь, никель, медь, сталь, бронза, а также благородные металлы. Применяются они в таких технологиях, как:

  • SLS – при селективном лазерном спекании.
  • SLM – при селективном лазерном плавлении.
  • EBM – при спекании направленным пучком электронов.

К особенностям технологий можно отнести необходимость использования вакуумных или наполненных инертным газом камер. К еще одной технологии, предполагающей использование для 3D-принтера металлического порошка, относится ZCorp. В данной системе выполняется многоступенчатое плавление с использованием специальной субстанции в качестве «клея». Порошок наносится послойно, после чего слои склеиваются, слой подвергается запекания, затем создается следующий слой. После создания детали ее на 24 часа помещают в печь, где она выдерживается при температуре 3600. По мере выгорания клея остаются поры, которые заполняются порошком на основе бронзы.

Особенности печати металлическим порошком

Особенности печати металлом

На основе технологии SLS используются связующие материалы, придающие изделиям стойкость к воздействию температур и химических средств. Чаще всего в роли связующих компонентов выступают полимеры, частицы керамики и стекла, а некоторые легкоплавкие металлы могут подвергаться спеканию и без применения дополнительных материалов.

Применяя металлический порошок для 3d принтера, можно создавать различные модели:

  • ювелирные изделия;
  • декоративные элементы;
  • сложные детали, которые не создать традиционными методами аддитивного производства;
  • функциональные прототипы.

К преимуществам использования металлического порошка можно отнести:

  1. Детали получаются высокой прочности.
  2. Печать может вестись с высоким разрешением.
  3. Металл отличается термостойкостью.
  4. Есть возможность вторичной обработки материала.

Главный недостаток 3D-печати металлическим порошком – слишком сложный метод, который нельзя использовать в домашних условиях. Чтобы предотвратить процесс окисления металла, нужно выполнять печать в инертных условиях с применением особых рабочих камер. Единственным домашним принтером, работающим на металлическом порошке, является модель Vader. С этим прибором можно создавать алюминиевые модели: металлический порошок будет плавиться в экструдере, после чего наноситься на поверхность магнитами в виде капель.

Металлический порошок

 

Особенности технологии 3DP

Струйная печать – один из популярных способов аддитивного производства, который предполагает применение металла как расходного материала. Но данная технология позволяет создавать только композитные модели из любых материалов, переработанных в порошок. Связывание порошка выполняется посредством полимеров, поэтому готовые модели являются полноценно металлическими. С другой стороны, композитные модели можно преобразовать в цельнометаллические под воздействием термической обработки – либо выплавкой, либо выжиганием связующего материала, либо спеканием металлических частиц.

Образованные таким способом модели не отличаются высокой прочностью из-за пористой структуры, поэтому увеличить прочность можно посредством пропитки цельной модели из металла. Например, стальная деталь может пропитываться бронзой, чтобы сделать конструкцию более прочной. С помощью данной технологии можно получать модели не очень высокой прочности, которые востребованы в ювелирной или сувенирной промышленности.

Метод ламинирования

 

Метод ламинирования (LOM)

Данная технология привлекает внимание тем, что ламинирование выполняется нанесением тонких листов материала, которые формируются благодаря механической или лазерной резке и склеиванию. Именно так и создается трехмерная модель. Как расходный материал данное производство может использовать и металлическую фольгу. Полученные трехмерные модели не являются полностью металлическими, поскольку они связываются посредством клея, используемого для склеивания листов расходного материала. К положительным особенностям данного производства можно отнести экономичность печати и высокое внешнее сходство полученных моделей с изделиями из цельного металла. Чаще всего данный метод широко применяется при макетировании.

Послойное наплавление FDM

Металлический порошок используется и при 3D-печати на основе технологии FDM. Этот метод позволяет использовать металлический порошок, а вот печать чистыми металлами и сплавами не привела к эффективным результатам. Тугоплавкие металлы невозможно применяться из-за трудностей с подбором качественного экструдера, который был бы способен выдерживать высокие температуры. А легкоплавкие металлы позволяют создать только модели, которые не будут широко применяться на практике.

Как следствие используются более современные материалы – композиты, в состав которых входит термопластик (например, PLA) и бронзовый порошок. Полученные модели отличаются визуальным сходством с натуральной бронзой, возможностью подвергания шлифовке, а вот физические и химические свойства изделий весьма ограниченные. Подобные композиты имеет смысл использовать для создания макетов для выставок, сувениров, предметов искусства.

Выборочное лазерное спекание SLS

Большинство 3d-принтеров, работающих на основе металлического порошка, предполагают использование лазерных установок, которые спекают частицы металлического порошка. Технология лазерного спекания предполагает использование металлов и термопластиков в виде порошка. Металлические материалы часто покрываются легкоплавкими металлами, что позволяет использовать более низкие мощности лазерных излучателей. В таких случаях требуется дополнительное спекание металлических моделей в печах, после чего они подвергаются пропитке для достижения более высокой прочности.

На работу с чистым металлическим порошком ориентирована технология прямого лазерного спекания DMLS. Эти конструкции имеют герметичные рабочие камеры, которые наполняются инертным газом, благодаря чему можно работать с разными металлами. Еще одна особенность DMLS-печати – в возможности подогрева расходного материала, что дает возможность сэкономить на мощности лазерных установок.

Печать пометаллу

 

Выборочная лазерная плавка SLM

Эта технология позволяет создавать модели высокой прочности на основе лазерной плавки металлического порошка. С помощью этого типа производства можно создавать гомогенные модели, которые практически не отличаются по физическим и механическим свойствам от литых аналогов. Еще более эффективные результаты показывает технология лучевой плавки (EBM) – на основе ее можно создавать качественные модели высокой точности на принтерах шведской компании Arcam. Особенность данной технологии – возможность работы с широким диапазоном металлов и их сплавов и создание металлических деталей, по качеству ни в чем не уступающих аналогам.