۱۴۰۱/۰۱/۲۴, ۰۴:۳۲ ب.ظ
معرفی پرینترهای سه بعدی فلزی، بررسی نحوه عملکرد پرینترهای سه بعدی فلزی و نحوه پرینت سه بعدی فلز با 5 پرینتر برتر دنیا از جمله موضوعاتی است که در این مقاله به آنها خواهیم پرداخت.
در این زمینه، هر ماده ترکیبی منحصر به فرد از خواص عملی و زیبایی شناختی را ارائه می دهد تا با انواع محصولات، از جمله نمونه های اولیه، مینیاتورها، جواهرات، قطعات کاربردی یا حتی ظروف آشپزخانه سازگار باشد.
یکی از دلایل محبوبیت پرینتر سه بعدی فلزی این است که می توان قطعات را برای تولید انبوه به صورت سریالی پرینت سه بعدی کرد.
در واقع، برخی از قطعات فلزی پرینت سه بعدی در حال حاضر به خوبی، اگر نگوییم عالی هستند، اما بهتر از قطعات ساخته شده با روش های سنتی هستند.
در ساخت و ساز سنتی، ساختن اشیاء من از فلز و پلاستیک یک فرآیند بیهوده است. قطعات یدکی زیادی تولید می شود و از مواد اضافی استفاده می شود.
زمانی که سازندگان هواپیما قطعات فلزی تولید می کنند تا 90 درصد مواد از بین می رود. پرینت سه بعدی قطعات فلزی انرژی کمتری مصرف می کند و ضایعات را به حداقل می رساند.
محصولات پرینت سه بعدی تمام شده می توانند تا 60 درصد سبک تر از همتایان تولیدی خود باشند. صنعت هوانوردی به تنهایی میلیاردها دلار از طریق این کاهش وزن صرفه جویی می کند، که در درجه اول به دلیل سوخت است.
مقاله مرتبط: طلاسازی با چاپگر سه بعدی
فرآیندهای پرینت سه بعدی فلزی
فرآیندهای (SLM) و (DMLS) دو فرآیند تولید افزودنی فلزی هستند که به خانواده چاپ پودر فیوژن سه بعدی تعلق دارند. این دو فناوری شباهت های زیادی دارند: هر دو لیزر به طور انتخابی ذوب می شوند، می چسبند و لایه لایه می شوند تا ذرات پودر فلز را اسکن و انتخاب کنند.به همین ترتیب، مواد مورد استفاده در هر دو فرآیند، فلزات دانه بندی شده هستند. تفاوت بین SLM و DMLS به اصول فرآیند اتصال ذرات برمی گردد. SLM از پودرهای فلزی با دمای ذوب منحصر به فرد استفاده می کند و ذرات را به طور کامل ذوب می کند، در حالی که در DMLS پودر از موادی با نقطه ذوب متفاوت تشکیل شده است.
SLM قطعات فلزی تک تولید می کند، در حالی که DMLS قطعات آلیاژی فلزی را تولید می کند. هر دو SLM و DMLS در کاربردهای صنعتی برای ایجاد محصولات مهندسی شده با کاربرد نهایی استفاده می شوند.
فرآیندهای تولید افزودنی دیگری نیز وجود دارد که می توان از آنها برای تولید قطعات فلزی متراکم استفاده کرد، مانند ذوب پرتو الکترونی (EBM) و ساخت افزودنی اولتراسونیک (UAM).
چاپگر سه بعدی فلزی چگونه کار می کند؟
فرآیند تولید اولیه چاپگرهای SLM و DMLS بسیار مشابه است. نحوه کار به این صورت است: محفظه ساختمان ابتدا با یک گاز بی اثر (به عنوان مثال آرگون) پر می شود تا اکسیداسیون پودر فلز به حداقل برسد و سپس تا دمای ساخت مورد نظر گرم می شود.
یک لایه نازک از پودر فلز روی سکوی ساخت پخش می شود و یک لیزر پرقدرت سطح مقطع آن را اسکن می کند و ذرات فلز را ذوب می کند و لایه بعدی را تشکیل می دهد.
کل منطقه مدل اسکن شده است، بنابراین قطعه کاملاً جامد است. هنگامی که فرآیند اسکن کامل شد، سکوی ساخت یک لایه ضخامت را پایین می آورد و رکاب یک لایه نازک دیگر از پودر فلز را پخش می کند.
این روند تا زمانی که کل قطعه کامل شود تکرار می شود. پس از اتمام فرآیند ساخت، قطعات به طور کامل با پودر فلزی پوشانده می شوند. بر خلاف فرآیند همجوشی بستر پودر پلیمری (مانند SLS)، اجزا از طریق ساختارهای پشتیبانی به پلت فرم تولید متصل می شوند.ممکن است در پرینت سه بعدی فلزی با استفاده از مواد مشابه قطعه ساخته شده و همیشه برای کاهش پیچش و اعوجاج به دلیل دمای بالای پردازش مورد نیاز باشد.
هنگامی که سطل تا دمای اتاق خنک می شود، پودر اضافی به صورت دستی حذف می شود و قطعات معمولاً در حالی که هنوز به سکوی ساخت متصل هستند گرم می شوند تا هرگونه فشار باقیمانده کاهش یابد.
سپس قطعات توسط سیم برش، ماشینکاری یا EDM از صفحه ساخت بریده می شوند و برای استفاده یا پردازش بیشتر آماده می شوند.
ممکن است برای شما جالب باشد: چاپگر سه بعدی چگونه کار می کند؟
جدیدترین تکنولوژی چاپ سه بعدی فلزات
قبل از اینکه به اصول چاپ سه بعدی فلزی بپردازیم، بیایید نگاهی به آخرین نوآوری ها در این زمینه وسیع بیندازیم. در سال‌های اخیر، افراد جدیدی ظهور کرده‌اند که فرآیند چاپ سه‌بعدی فلزی سنتی را به‌طور اساسی تغییر داده‌اند.
اگرچه چاپ سه بعدی فلزی کاملاً در دسترس مصرف کننده نیست، اما این فناوری راه طولانی را طی کرده است. آنچه قبلاً به ماشین‌های بزرگ و گران قیمت محدود می‌شد، اکنون برای مشاغل کوچک و متوسط در دسترس است.
در اینجا قصد داریم جدیدترین شرکت هایی را معرفی کنیم که انقلابی در پرینترهای سه بعدی فلزی سنتی ایجاد کرده اند.
چاپگر سه بعدی Sharebot Metal
Sharebot، یک توسعه‌دهنده اصلی ایتالیایی، سال‌ها تلاش کرده است تا سیستم‌های چاپ سه بعدی را به بازار بیاورد و به معرفی فناوری به مشاغل کوچک و متوسط کمک کند.
به تدریج، طیف محصولات خود را از دستگاه های رومیزی به سیستم های حرفه ای تر گسترش داد و پس از سال ها تحقیق، به اولین چاپگر سه بعدی فلزی خود رسید که در MECSPE، یک نمایشگاه تجاری تولیدی در پارما، ایتالیا، در بهار 2019 افتتاح شد.پرینتر سه بعدی اچ پی متال جت
شرکت دیگری که می خواهد در صحنه پرینت سه بعدی فلزی نامی برای خود دست و پا کند کسی نیست جز HP. در طول نمایشگاه بین المللی فناوری ساخت 2018 (IMTS)، غول فناوری از HP Metal Jet، یک فناوری پیشرفته چاپ سه بعدی فلز که قادر به ایجاد قطعات فلزی با حجم بالا است، رونمایی کرد.
HP همچنین با GKN Powder Metallurgy و Parmatech برای ارائه خدمات تولید فلز جت خود شریک شده است. این به مشتریان اجازه می دهد تا قطعات فلزی صنعتی ساخته شده با سیستم جدید را بدون نیاز به سرمایه گذاری کامل در سیستم HP Metal Jet سفارش دهند.
در این زمینه، هر ماده ترکیبی منحصر به فرد از خواص عملی و زیبایی شناختی را ارائه می دهد تا با انواع محصولات، از جمله نمونه های اولیه، مینیاتورها، جواهرات، قطعات کاربردی یا حتی ظروف آشپزخانه سازگار باشد.
یکی از دلایل محبوبیت پرینتر سه بعدی فلزی این است که می توان قطعات را برای تولید انبوه به صورت سریالی پرینت سه بعدی کرد.
در واقع، برخی از قطعات فلزی پرینت سه بعدی در حال حاضر به خوبی، اگر نگوییم عالی هستند، اما بهتر از قطعات ساخته شده با روش های سنتی هستند.
در ساخت و ساز سنتی، ساختن اشیاء من از فلز و پلاستیک یک فرآیند بیهوده است. قطعات یدکی زیادی تولید می شود و از مواد اضافی استفاده می شود.
زمانی که سازندگان هواپیما قطعات فلزی تولید می کنند تا 90 درصد مواد از بین می رود. پرینت سه بعدی قطعات فلزی انرژی کمتری مصرف می کند و ضایعات را به حداقل می رساند.
محصولات پرینت سه بعدی تمام شده می توانند تا 60 درصد سبک تر از همتایان تولیدی خود باشند. صنعت هوانوردی به تنهایی میلیاردها دلار از طریق این کاهش وزن صرفه جویی می کند، که در درجه اول به دلیل سوخت است.
مقاله مرتبط: طلاسازی با چاپگر سه بعدی
فرآیندهای پرینت سه بعدی فلزی
فرآیندهای (SLM) و (DMLS) دو فرآیند تولید افزودنی فلزی هستند که به خانواده چاپ پودر فیوژن سه بعدی تعلق دارند. این دو فناوری شباهت های زیادی دارند: هر دو لیزر به طور انتخابی ذوب می شوند، می چسبند و لایه لایه می شوند تا ذرات پودر فلز را اسکن و انتخاب کنند.به همین ترتیب، مواد مورد استفاده در هر دو فرآیند، فلزات دانه بندی شده هستند. تفاوت بین SLM و DMLS به اصول فرآیند اتصال ذرات برمی گردد. SLM از پودرهای فلزی با دمای ذوب منحصر به فرد استفاده می کند و ذرات را به طور کامل ذوب می کند، در حالی که در DMLS پودر از موادی با نقطه ذوب متفاوت تشکیل شده است.
SLM قطعات فلزی تک تولید می کند، در حالی که DMLS قطعات آلیاژی فلزی را تولید می کند. هر دو SLM و DMLS در کاربردهای صنعتی برای ایجاد محصولات مهندسی شده با کاربرد نهایی استفاده می شوند.
فرآیندهای تولید افزودنی دیگری نیز وجود دارد که می توان از آنها برای تولید قطعات فلزی متراکم استفاده کرد، مانند ذوب پرتو الکترونی (EBM) و ساخت افزودنی اولتراسونیک (UAM).
چاپگر سه بعدی فلزی چگونه کار می کند؟
فرآیند تولید اولیه چاپگرهای SLM و DMLS بسیار مشابه است. نحوه کار به این صورت است: محفظه ساختمان ابتدا با یک گاز بی اثر (به عنوان مثال آرگون) پر می شود تا اکسیداسیون پودر فلز به حداقل برسد و سپس تا دمای ساخت مورد نظر گرم می شود.
یک لایه نازک از پودر فلز روی سکوی ساخت پخش می شود و یک لیزر پرقدرت سطح مقطع آن را اسکن می کند و ذرات فلز را ذوب می کند و لایه بعدی را تشکیل می دهد.
کل منطقه مدل اسکن شده است، بنابراین قطعه کاملاً جامد است. هنگامی که فرآیند اسکن کامل شد، سکوی ساخت یک لایه ضخامت را پایین می آورد و رکاب یک لایه نازک دیگر از پودر فلز را پخش می کند.
این روند تا زمانی که کل قطعه کامل شود تکرار می شود. پس از اتمام فرآیند ساخت، قطعات به طور کامل با پودر فلزی پوشانده می شوند. بر خلاف فرآیند همجوشی بستر پودر پلیمری (مانند SLS)، اجزا از طریق ساختارهای پشتیبانی به پلت فرم تولید متصل می شوند.ممکن است در پرینت سه بعدی فلزی با استفاده از مواد مشابه قطعه ساخته شده و همیشه برای کاهش پیچش و اعوجاج به دلیل دمای بالای پردازش مورد نیاز باشد.
هنگامی که سطل تا دمای اتاق خنک می شود، پودر اضافی به صورت دستی حذف می شود و قطعات معمولاً در حالی که هنوز به سکوی ساخت متصل هستند گرم می شوند تا هرگونه فشار باقیمانده کاهش یابد.
سپس قطعات توسط سیم برش، ماشینکاری یا EDM از صفحه ساخت بریده می شوند و برای استفاده یا پردازش بیشتر آماده می شوند.
ممکن است برای شما جالب باشد: چاپگر سه بعدی چگونه کار می کند؟
جدیدترین تکنولوژی چاپ سه بعدی فلزات
قبل از اینکه به اصول چاپ سه بعدی فلزی بپردازیم، بیایید نگاهی به آخرین نوآوری ها در این زمینه وسیع بیندازیم. در سال‌های اخیر، افراد جدیدی ظهور کرده‌اند که فرآیند چاپ سه‌بعدی فلزی سنتی را به‌طور اساسی تغییر داده‌اند.
اگرچه چاپ سه بعدی فلزی کاملاً در دسترس مصرف کننده نیست، اما این فناوری راه طولانی را طی کرده است. آنچه قبلاً به ماشین‌های بزرگ و گران قیمت محدود می‌شد، اکنون برای مشاغل کوچک و متوسط در دسترس است.
در اینجا قصد داریم جدیدترین شرکت هایی را معرفی کنیم که انقلابی در پرینترهای سه بعدی فلزی سنتی ایجاد کرده اند.
چاپگر سه بعدی Sharebot Metal
Sharebot، یک توسعه‌دهنده اصلی ایتالیایی، سال‌ها تلاش کرده است تا سیستم‌های چاپ سه بعدی را به بازار بیاورد و به معرفی فناوری به مشاغل کوچک و متوسط کمک کند.
به تدریج، طیف محصولات خود را از دستگاه های رومیزی به سیستم های حرفه ای تر گسترش داد و پس از سال ها تحقیق، به اولین چاپگر سه بعدی فلزی خود رسید که در MECSPE، یک نمایشگاه تجاری تولیدی در پارما، ایتالیا، در بهار 2019 افتتاح شد.پرینتر سه بعدی اچ پی متال جت
شرکت دیگری که می خواهد در صحنه پرینت سه بعدی فلزی نامی برای خود دست و پا کند کسی نیست جز HP. در طول نمایشگاه بین المللی فناوری ساخت 2018 (IMTS)، غول فناوری از HP Metal Jet، یک فناوری پیشرفته چاپ سه بعدی فلز که قادر به ایجاد قطعات فلزی با حجم بالا است، رونمایی کرد.
HP همچنین با GKN Powder Metallurgy و Parmatech برای ارائه خدمات تولید فلز جت خود شریک شده است. این به مشتریان اجازه می دهد تا قطعات فلزی صنعتی ساخته شده با سیستم جدید را بدون نیاز به سرمایه گذاری کامل در سیستم HP Metal Jet سفارش دهند.
