Impresión 3D de metal
Breve descripción:
La impresión 3D de metal esun proceso de formación de piezas por calentamiento, sinterización, fusión y enfriamiento de polvo de metal por barrido láser o haz de electrones bajo el control de una computadora. La impresión 3D no necesita molde, se forma de forma rápida, de alto costo, adecuada para muestras y producción de lotes pequeños.
La impresión 3D de metales (3DP) es un tipo de tecnología de creación rápida de prototipos. Es una tecnología basada en archivo de modelo digital, que utiliza metal en polvo o plástico y otros materiales adhesivos para construir objetos mediante impresión por capas. La diferencia entre la impresión 3D de metal y la impresión 3D de plástico: estas son dos tecnologías. La materia prima de la impresión 3D de metal es polvo metálico, que se produce e imprime mediante sinterización láser a alta temperatura. El material utilizado para la impresión 3D de plástico es líquido, que se irradia al material líquido por rayos ultravioleta de diferentes longitudes de onda, lo que resulta en una reacción de polimerización y curado.
1. Características de la impresión 3D en metal
1. ventajas de la impresión 3D de metal
A. Creación rápida de prototipos de piezas
B. Esta tecnología puede utilizar materiales delgados en polvo metálico para producir formas complejas que no se pueden realizar con la tecnología tradicional como la fundición, la forja y el procesamiento.
En comparación con los procesos de fabricación tradicionales, la impresión 3D tiene muchas ventajas, que incluyen:
A . alta tasa de utilización general de materiales;
B. sin necesidad de abrir el molde, menos proceso de fabricación y ciclo corto;
C El tiempo del ciclo de fabricación es corto. En particular, la impresión 3D de piezas con formas complejas requiere una quinta parte o incluso una décima parte del tiempo del mecanizado ordinario.
D. se pueden fabricar piezas con una estructura compleja, como un canal de flujo conforme interno;
E. diseño libre de acuerdo a los requerimientos de propiedades mecánicas sin considerar el proceso de fabricación.
Su velocidad de impresión no es alta y generalmente se utiliza en la fabricación rápida de piezas individuales o de lotes pequeños, sin el costo y el tiempo de apertura del molde. Aunque la impresión 3D no es adecuada para la producción en masa, se puede utilizar para la fabricación rápida de varios moldes para la producción en masa.
2.desventajas de la impresión 3D de metal
La impresión 3D de metal ofrece nuevas posibilidades de diseño, como la integración de múltiples componentes en el proceso de producción para minimizar el uso de material y los costos de procesamiento de moldes.
UNA) . La desviación de las piezas metálicas de impresión 3D es generalmente superior a + / -0,10 mm, y la precisión no es tan buena como la de las máquinas herramienta ordinarias.
B) La propiedad de tratamiento térmico de la impresión 3D de metal se deformará: el punto de venta de la impresión 3D de metal es principalmente alta precisión y forma extraña. Si la impresión 3D de piezas de acero se trata térmicamente, las piezas perderán precisión o necesitarán ser reprocesadas por máquinas herramienta.
Parte del mecanizado de reducción de material tradicional puede producir una capa de endurecimiento muy fina en la superficie de las piezas. La impresión 3D no es tan buena. Además, la expansión y contracción de las piezas de acero son graves en el proceso de mecanizado. La temperatura y la gravedad de las piezas tendrán un impacto importante en la precisión.
2. Materiales utilizados para la impresión 3D de metales
Incluye acero inoxidable (AISI316L), aluminio, titanio, Inconel (Ti6Al4V) (625 o 718) y acero martensítico.
1) .herramientas y aceros martensíticos
2). acero inoxidable.
3). Aleación: la aleación de polvo metálico más utilizada para materiales de impresión 3D es titanio puro y aleación de titanio, aleación de aluminio, aleación a base de níquel, aleación de cobalto-cromo, aleación a base de cobre, etc.
Piezas de cobre para impresión 3D
Piezas de acero para impresión 3D
Piezas de aluminio para impresión 3D
Inserto de molde de impresión 3D
3. Tipos de impresión 3D de metal
Hay cinco tipos de tecnologías de impresión 3D de metal: SLS, SLM, npj, lente y EBSM.
1). sinterización selectiva por láser (SLS)
SLS se compone de un cilindro de polvo y un cilindro de formación. El pistón del cilindro de pólvora se eleva. El polvo se coloca uniformemente sobre el cilindro de formación mediante la extendedora de polvo. La computadora controla la trayectoria de escaneo bidimensional del rayo láser de acuerdo con el modelo de corte del prototipo. El material en polvo sólido se sinteriza selectivamente para formar una capa de la pieza. Después de completar una capa, el pistón de trabajo deja caer un espesor de capa, el sistema de esparcimiento de polvo esparce polvo nuevo y controla el rayo láser para escanear y sinterizar la nueva capa. De esta forma, el ciclo se repite capa a capa hasta que se forman las partes tridimensionales.
2). fusión selectiva por láser (SLM)
El principio básico de la tecnología de fusión selectiva por láser es diseñar el modelo sólido tridimensional de la pieza utilizando el software de modelado tridimensional como Pro / E, UG y CATIA en la computadora, luego cortar el modelo tridimensional a través del software de corte, obtenga los datos del perfil de cada sección, genere la ruta de escaneo de llenado a partir de los datos del perfil y el equipo controlará la fusión selectiva del rayo láser de acuerdo con estas líneas de escaneo de llenado Cada capa de material en polvo metálico se apila gradualmente en tres piezas metálicas dimensionales. Antes de que el rayo láser comience a escanear, el dispositivo de esparcimiento de polvo empuja el polvo metálico sobre la placa base del cilindro formador, y luego el rayo láser derrite el polvo en la placa base de acuerdo con la línea de exploración de llenado de la capa actual y procesa el capa actual, y luego el cilindro de formación desciende una distancia de espesor de capa, el cilindro de polvo se eleva una cierta distancia de espesor, el dispositivo de esparcimiento de polvo esparce el polvo de metal sobre la capa de corriente procesada y el equipo se ajusta Ingrese los datos del contorno de la siguiente capa para procesamiento, y luego procese capa por capa hasta que se procese toda la pieza.
3). formación de metal en aerosol de nanopartículas (NPJ)
La tecnología de impresión 3D ordinaria de metal consiste en utilizar láser para fundir o sinterizar partículas de polvo metálico, mientras que la tecnología npj no utiliza forma de polvo, sino estado líquido. Estos metales se envuelven en un tubo en forma de líquido y se insertan en una impresora 3D, que utiliza nanopartículas de metal que contienen "hierro fundido" para rociar en forma cuando se imprime metal en 3D. La ventaja es que el metal se imprime con hierro fundido, todo el modelo será más suave y el cabezal de impresión de inyección de tinta ordinario se puede utilizar como herramienta. Cuando termine la impresión, la cámara de construcción evaporará el exceso de líquido calentando, dejando solo la parte metálica
4). modelado con láser cerca de la red (lente)
La tecnología láser de modelado cercano a la red (lente) utiliza el principio de transporte de láser y polvo al mismo tiempo. El modelo CAD 3D de la pieza se corta por computadora y se obtienen los datos de contorno del plano 2D de la pieza. Luego, estos datos se transforman en la pista de movimiento de la mesa de trabajo NC. Al mismo tiempo, el polvo metálico se introduce en el área de enfoque del láser a una cierta velocidad de alimentación, se funde y solidifica rápidamente, y luego las partes con forma casi neta se pueden obtener apilando puntos, líneas y superficies. Las piezas formadas se pueden utilizar sin o solo con una pequeña cantidad de procesamiento. Lens puede realizar la fabricación sin molde de piezas metálicas y ahorrar muchos costos.
5). fusión por haz de electrones (EBSM)
La tecnología de fundición por haz de electrones fue desarrollada y utilizada por primera vez por la empresa arcam en Suecia. Su principio es utilizar una pistola de electrones para disparar energía de alta densidad generada por el haz de electrones después de la deflexión y el enfoque, lo que hace que la capa de polvo de metal escaneado genere una alta temperatura en un área pequeña local, lo que lleva a la fusión de las partículas metálicas. El escaneo continuo del haz de electrones hará que las pequeñas piscinas de metal fundido se fundan y solidifiquen entre sí, y formen la capa de metal lineal y superficial después de la conexión.
Entre las cinco tecnologías de impresión de metales anteriores, SLS (sinterización selectiva por láser) y SLM (fusión selectiva por láser) son las tecnologías de aplicación principales en la impresión de metales.
4. Aplicación de la impresión 3D de metales
A menudo se usa en la fabricación de moldes, diseño industrial y otros campos para hacer modelos, y luego se usa gradualmente en la fabricación directa de algunos productos, y luego se usa gradualmente en la fabricación directa de algunos productos. Ya hay piezas impresas con esta tecnología. La tecnología tiene aplicaciones en joyería, calzado, diseño industrial, arquitectura, ingeniería y construcción (AEC), industrias automotriz, aeroespacial, dental y médica, educación, sistemas de información geográfica, ingeniería civil, armas de fuego y otros campos.
La impresión 3D de metal, con las ventajas del moldeo directo, sin molde, diseño personalizado y estructura compleja, alta eficiencia, bajo consumo y bajo costo, se ha utilizado ampliamente en aplicaciones de ingeniería petroquímica, aeroespacial, fabricación de automóviles, moldes de inyección, fundición de aleaciones de metales ligeros. , tratamiento médico, industria papelera, industria energética, procesamiento de alimentos, joyería, moda y otros campos.
La productividad de la impresión de metales no es alta, por lo general se utiliza para la fabricación rápida de piezas individuales o de lotes pequeños, sin el costo y el tiempo de apertura del molde. Aunque la impresión 3D no es adecuada para la producción en masa, se puede utilizar para la fabricación rápida de varios moldes para la producción en masa.
1). sector industrial
En la actualidad, muchos departamentos industriales han utilizado impresoras 3D de metal como sus máquinas diarias. En la fabricación de prototipos y producción de modelos, casi se utiliza la tecnología de impresión 3D. Al mismo tiempo, también se puede utilizar en la producción de algunas piezas grandes.
La impresora 3D imprime las piezas y luego las ensambla. En comparación con el proceso de fabricación tradicional, la tecnología de impresión 3D puede acortar el tiempo y reducir el costo, pero también lograr una mayor producción.
2). campo médico
La impresión 3D de metal se usa ampliamente en el campo médico, especialmente en odontología. A diferencia de otras cirugías, la impresión 3D de metal se utiliza a menudo para imprimir implantes dentales. La mayor ventaja de utilizar la tecnología de impresión 3D es la personalización. Los médicos pueden diseñar implantes de acuerdo con las condiciones específicas de los pacientes. De esta manera, el proceso de tratamiento del paciente reducirá el dolor y habrá menos problemas después de la operación.
3). joyería
En la actualidad, muchos fabricantes de joyas se están transformando de la impresión 3D de resina y la fabricación de moldes de cera a la impresión 3D de metal. Con la mejora continua del nivel de vida de las personas, la demanda de joyas también es mayor. A la gente ya no le gustan las joyas ordinarias en el mercado, pero quiere tener joyas personalizadas únicas. Por lo tanto, la tendencia de desarrollo futuro de la industria de la joyería será realizar la personalización sin molde, entre las cuales la impresión 3D de metal jugará un papel muy importante.
4). Aeroespacial
Muchos países del mundo han comenzado a utilizar la tecnología de impresión 3D de metales para lograr el desarrollo de la defensa nacional, aeroespacial y otros campos. La primera planta de impresión 3D de GE en el mundo, construida en Italia, es responsable de fabricar piezas para motores a reacción, lo que demuestra la capacidad de impresión 3D de metal.
5). Automotor
El tiempo de aplicación de la impresión 3D de metales en la industria del automóvil no es demasiado largo, pero tiene un gran potencial y un rápido desarrollo. En la actualidad, BMW, Audi y otros fabricantes de automóviles conocidos están estudiando seriamente cómo utilizar la tecnología de impresión 3D de metal para reformar el modo de producción.
La impresión 3D de metal no está limitada por la forma compleja de las piezas, formadas directamente, rápidas y eficientes, y no necesita una gran inversión del molde, que es adecuado para la fabricación moderna. Se desarrollará y aplicará rápidamente ahora y en el futuro. Si tiene piezas metálicas que necesitan impresión 3D, contáctenos.
La impresión 3D de metal no está limitada por la forma compleja de las piezas, formadas directamente, rápidas y eficientes, y no necesita una gran inversión del molde, que es adecuado para la fabricación moderna. Se desarrollará y aplicará rápidamente ahora y en el futuro. Si tiene piezas de metal que necesitan impresión 3D,por favor contáctenos.
