Мы продолжаем знакомить вас с различными технологиями трехмерной печати. Следующая на очереди - SLM.

SLM, или Selective laser melting - это уникальный аддитивный метод, который заключается в создании различных изделий с помощью лазерного плавления металлического порошка по заданным CAD-моделям. В процессе работы используются только лазеры высокой мощности.

SLM-машины способствуют решению сложных задач на промышленных предприятиях, специализирующихся на производстве машин в авиакосмической, энергетической, машиностроительной и приборостроительной сферах.

Помимо этого, подобные установки используются в институтах, конструкторских бюро, а также в процессе научно-исследовательских и экспериментальных работ.

Технология

Процесс 3D-принтинга начинается следующим образом: трехмерная цифровая модель разделяется на слои, чтобы для каждого можно было создать двухмерное изображение. Толщина слоя варьируется от 20 до 100 мкм.

Файл, в котором указаны все параметры, отправляют в специальное машинное ПО, которое анализирует данные с техвозможностями аппарата. В результате начинается запуск построения изделия.

Цикл создания каждого слоя состоит из трех этапов:

• нанесение слоя из порошка на рабочую плиту;
• сканирование лазером сечения слоя;
• опускание плиты на глубину колодца, которая соответствует толщине слоя.

Построение любого предмета происходит в рабочей камере SLM-принтера. Она полностью заполнена инертным газом: аргоном или азотом. Выбор газа зависит от материала, из которого изготовлен порошок.

По завершении построения изделие достают с рабочей плитой из машины, отделяют его механическим способом и проводят постобработку.

Преимущества селективного лазерного плавления

Этот метод настолько универсален, что сильных сторон в нем больше, чем может показаться сначала:

• создание предметов сложных геометрических форм с внутренними полостями и каналами конформного охлаждения;
• производство изделий без дорогой оснастки;
• на выходе изделия получаются легкими;
• экономия расходников при печати;
• возможность повторного использования порошка после этапа просеивания.

Применение

Метод селективного лазерного плавления может использоваться в процессе производства изделий для работы в составе различных узлов и агрегатов, построения сложных геометрический конструкций и формообразующих элементов пресс-форм для литья термопластов, индивидуальных протезов и имплантатов для стоматологии, а также производства штампов.

Расходный материал

Наиболее часто в качестве расходников используются порошки из таких металлов и сплавов, как нержавейка, инструментальная сталь, сплавы из кобальта, хрома и титана, алюминий, золото, серебро, платина.

Подписывайтесь на новости 3D Print Expo 2017 в

Технология LBM/SLM используется для изготовления функциональных изделий, эксплуатация которых происходит при высоких нагрузках, экстремальных температурах и в агрессивных средах. Данная технология позволяет работать с широким ассортиментом металлопорошковых композиций: нержавеющими и инструментальными сталями, алюминием, титаном, никелевыми, кобальт-хромовыми, медными сплавами, и многими другими.

Выборочное лазерное сплавление металлического порошка происходит посредством воздействия мощного лазера (опционально оборудование может комплектоваться 2-4 лазерами), способного расплавлять сферические гранулы в месте его проецирования. Управляет работой установки и всего процесса компьютер, на котором загруженная математическая модель проходит несколько стадий подготовки с созданием поддерживающих структур, траекторий и методик сканирования лучом каждого сгенерированного слоя модели, настройки технологического процесса для работы с тем или иным выбранным материалом, и т.п.

Ракель или ролик принтера наносит порошок на поверхность платформы, а встроенный лазер выборочно осуществляет плавку по заранее определенной траектории. Когда завершается полный цикл печати, изделие с платформой помещают в печь для снятия внутренних напряжений, после этого аккуратно отделяют платформу и поддержки от изделия, виброгалтовочными или пескоструйными операциями придают поверхности сглаженный вид (устраняются огрехи технологии, связанные со слоистой структурой и шероховатостью), слесарно или с помощью металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ доводят ответственные поверхности до требуемого по чертежной документации качества.

SLM или Selective laser melting - инновационная технология производства сложных изделий посредством лазерного плавления металлического порошка по математическим CAD-моделям (3D-печать металлом). С помощью SLM создают как точные металлические детали для работы в составе узлов и агрегатов, так и неразборные конструкции, меняющие геометрию в процессе эксплуатации.

Технология является методом аддитивного производства и использует мощные лазеры для создания трехмерных физических объектов. Данный процесс успешно заменяет традиционные методы производства, так как физико-механические свойства изделий, построенных по технологии SLM, зачастую превосходят свойства изделий, изготовленных по традиционным технологиям.

Установки SLM помогают решать сложные производственные задачи промышленных предприятий, работающих в авиакосмической, энергетической, машиностроительной и приборостроительной отраслях. Установки также применяются в университетах, конструкторских бюро, используются при проведении научно-исследовательских и экспериментальных работ.

Официальным термином для описания технологии является «лазерное спекание», хотя он несколько не соответствует действительности, так как материалы (порошки) подвергаются не спеканию, а плавлению до образования гомогенной (густой, пастообразной) массы.

Преимущества

1. Решение сложных технологических задач

• Производство изделий со сложной геометрией, с внутренними полостями и каналами конформного охлаждения

Сокращение цикла НИОКР

• Возможность построения сложных изделий без изготовления дорогостоящей оснастки

Уменьшение массы изделий

• Построение изделий с внутренними полостями

Экономия материала при производстве

• Построение происходит с помощью послойного добавления в «тело» изделия необходимого количества материала. 97-99% незадействованного при построении порошка после просеивания пригодно к повторному использованию. 3-9% материала, задействованного на построение поддержек, утилизируется вместе с некондиционным несплавленным порошком, не прошедшим операцию просеивания.
• Сокращение затрат на производство сложных изделий, т.к. нет необходимости в изготовлении дорогостоящей оснастки.

Области применения

• Изготовление функциональных деталей для работы в составе различных узлов и агрегатов
• Изготовление сложных конструкций, в том числе неразборных, меняющих в процессе эксплуатации геометрию, а также имеющих в своем составе множество элементов
• Производство формообразующих элементов пресс-форм для литья термопластов и легких материалов
• Изготовление технических прототипов для отработки конструкции изделий
• Создание формообразующих вставок для кокильного литья
• Производство индивидуальных стоматологических протезов и имплантатов
• Изготовление штампов.

Как это работает

Процесс печати начинается с разделения цифровой 3D-модели изделия на слои толщиной от 20 до 100 мкм с целью создания 2D-изображения каждого слоя изделия. Отраслевым стандартным форматом является STL- файл. Этот файл поступает в специальное машинное ПО, где происходит анализ информации и ее соизмерение с техническими возможностями машины.

На основе полученных данных запускается производственный цикл построения, состоящий из множества циклов построения отдельных слоев изделия.

Цикл построения слоя состоит из типовых операций:

1. нанесение слоя порошка заданной толщины (20-100 мкм) на плиту построения, закрепленную на подогреваемой платформе построения;
2. сканирование лучом лазера сечения слоя изделия;
3. опускание платформы вглубь колодца построения на величину, соответствующую толщине слоя построения.

Процесс построения изделий происходит в камере SLM машины, заполненной инертным газом аргон или азот (в зависимости от типа порошка, из которого происходит построение), при ламинарном его течении. Основной расход инертного газа происходит в начале работы, при продувке камеры построения, когда из нее полностью удаляется воздух (допустимое содержание кислорода менее 0,15%).

После построения изделие вместе с плитой извлекается из камеры SLM машины, после чего изделие отделяется от плиты механическим способом. От построенного изделия удаляются поддержки, производится финишная обработка построенного изделия.

Практически полное отсутствие кислорода позволяет избегать оксидации расходного материала, что делает возможной печать такими материалами, как титан.

Материалы

Наиболее популярными материалами являются порошковые металлы и сплавы, включая нержавеющую сталь , инструментальную сталь , кобальт-хромовые сплавы , титановые сплавы, титан , алюминий , золото, платина и др.

Изделия, изготовленные 3D-машинами SLM Solutions

Изделия, изготовленные 3D-машинами Realizer

Видео: использование SLM-технологии

Распечатать

Детали & Материалы

3D-печать для промышленности: подробнейший обзор новейшего оборудования и технологий

На выставке formnext традиционно собирается элита из мира аддитивных технологий и 3D-печати. Эксперты мирового уровня констатировали переход от создания прототипов к изготовлению деталей и заготовок из металлов и функциональных материалов.

Классические SLM-, EBM- и DMD-технологии при работе с металлами дополнили относительно новые CSF- и FDM-подобные технологии. Подробный обзор оборудования, материалов и передовых решений, представленных во Франкфурте-на-Майне, от эксперта Кирилла Казмирчука.

Селективное лазерное плавление (SLM - Selective Laser Melting)

Гибридная система, которая использует SLM-процесс и 3-осевую ЧПУ-обработку в одном оборудовании.

Такой подход позволяет получать металлические детали с внутренними каналами малой шероховатости.

Рабочая зона: 600 х 600 х 500 мм

Trumpf TruPrint 5000

SLM-машина от компании, выпускающей широкую линейку лазерного оборудования. Особенность TruPrint 5000 – сменные рабочие модули. Они позволяют запускать построение без длительной подготовки. «Распаковка» построения происходит вне машины в специальной станции «распаковки-очистки».

Рабочая зона круглая: Ø300 х 400 мм

Материалы: Al, Ti, Ni, Co-Cr, Steel.

SLM -Solutions SLM 800

Самая большая машина от компании – пионера в сегменте SLM-технологии. В начале 2017 года была анонсирована покупка компании SLM-Solutions гигантом промышленности General Electric. Сделка не состоялась по причине несовпадения мнений по стоимости акций. В результате GE приобрела другую компанию – Concept Laser.

Машина SLM 800 была анонсирована на formnext-2016 и представлена публике на выставке 2017 года. В рамках выставки, по заявлению самой SLM-Solutions, было продано двадцать единиц этого оборудования.

Рабочая зон: 280 х 500 х 800 мм

Материалы: Al, Ti, Ni, Co-Cr, Steel.

С начала года продано более 15 машин SLM 500, преимущественно в Китай.

Electro Optical Systems M 400-4

SLM-машина с рабочей зоной 400 х 400 х 400 мм

Материалы: Al, Ti, Ni, Co-Cr, Steel.

Используются четыре лазера, каждый охватывает четверть рабочей зоны. Это позволяет существенно сократить время построения большого количества небольших деталей, однако при изготовлении одной крупной время сокращается до 10%. Потенциально за счет более равномерного процесса сплавления уменьшаются температурные деформации.

Additive Industries MetalFab1

MetalFab1 - это комплекс оборудования: SLM-машина + станция очистки + печь для термообработки. Технологически переходы проходят в изолированном пространстве, соответственно, уменьшается контакт оператора с металлическими порошками.

Рабочая зона 420 х 420 х 400 мм

Материалы: Al, Ti, Ni, Co-Cr, Steel.

Concept Laser (компания приобретена General Electric в начале 2017 г.)

Была представлена машина Atlas с рабочей зоной 1000 х 1000 х 1000 мм.

Показан прототип этой машины и деталь, построенная на платформе 1000 х 1000 мм.

Материалы: Al, Ti, Ni, Co-Cr, Steel.

Дата выпуска не обнародовалась.

На текущий момент актуальной моделью является X - line 2000 с двумя лазерами и рабочей зоной 800 х 400 х 500 мм.

Orlas Creator

Компания ORlaser известна тем, что несколько лет разрабатывает головки для горячей наплавки порошка лазером. Теперь же представлена и собственная SLM-машина с рабочей зоной Ø 100 мм x 110 мм.

Это небольшой аппарат с цилиндрической рабочей зоной. Дополнительно может оснащаться шпинделем для ЧПУ-обработки.

Французская компания, развивающаяся при активном участии производителя шин Michelin. Основной продукцией являются машины послойного синтеза SLM.

Особенность этих установок в том, что они специализируются на использовании более мелкого металлического порошка (порядка 20 мкм), в то время как типичный размер частиц в аналогичном оборудовании составляет 40 – 60 мкм. Меньший размер частиц, с одной стороны, дает лучшее качество поверхности и проработку мелких деталей геометрии, с другой – накладывает существенное ограничение на использование порошка. Более мелкодисперсный порошок сложнее в обращении, требует изолированных помещений и средств защиты операторов.

Рабочая зона: 350 x 350 x 350 мм.

DMG MORI

Компания – производитель станков с ЧПУ токарной, токарно-фрезерной и фрезерной групп. Около пяти лет продвигает на рынок гибридную технологию изготовления деталей из металла: наплавка DMD + ЧПУ-обработка. Гибридная технология в автопроме пригодна по большей части для ремонтных задач – восстановление шеек коленвалов, кулачком распредвалов.

В 2017 году была показана SLM‑машина LASERTEC 30 SLM собственной разработки с рабочей зоной 300 х 300 х 300 мм.

Показана применимость технологии для изготовления теплообменников и небольших кронштейнов со сложной геометрией.

Португальская компания, выпускающая широкую линейку оборудования для обработки металлов (гидравлические листогибы, гильотинная резка металла, лазерная резка и пр.). В аддитивных технологиях новичок, однако, представила, по их заявлениям, самую большую SLM‑машину с рабочей зоной 1000 х 1000 х 500 мм.

Машина использует всего один лазер, а большую зону позволяет охватывать принцип перемещаемой зоны построения. Построение происходит на платформе размером 1000 х 1000 мм, над ней перемещается квадратная камера с источником излучения и локальной подачей инертного газа. Процесс построения пошаговый, и металл сплавляется в необходимых местах. Потенциально такой подход предполагает больший расход инертного газа и ограничивает построение крупных деталей. На данный момент процесс отлажен только для сталей.

3 D Systems

В линейке компании интересна SLM-машина ProX 320 с рабочей зоной 275 x 275 x 420 мм.

Также была анонсирована SLM‑машина DMP8500 с рабочей зоной 500 х 500 х 500мм. Преимущество машин 3D Systems – возможность работы как со стандартным порошком 40 60 мкм, так и с мелким порядка 20 мкм.

EBM -технологии

Arcam Q 20 Plus (приобретен General Electric в начале 2017 года)

Единственная компания – производитель EBM-машин. Оборудование специализировано на использование титановых сплавов. Использование электронного луча вместо лазера позволяет существенно повысить качество сплавления металла и повысить скорость.

Рабочая зона: Ø 350 х 380 мм.

Материал: Ti6Al4V.

Холодная газодинамическая наплавка (cold spray)

Суть технологии заключается в нанесении частиц порошка с помощью сверхзвуковой струи транспортного инертного газа. За счет высокой скорости частицы влипают в поверхность, обеспечивая плотную структуру металла. Потенциально такой подход позволяет строить заготовки в меньшие сроки, чем лазерная наплавка, из-за отсутствия нагрева и последующего охлаждения.

SPEE3 D

Американская компания SPEE3D представила в 2017 году гибридную машину, позволяющую создавать металлические заготовки методом холодной газодинамической наплавки с последующей ЧПУ-обработкой.

Из-за технологических ограничений технология применима для создания заготовок для последующей ЧПУ-обработки. Качество поверхности, представленной на фото, сравнимо с литьем.

Могут наноситься алюминиевые и медные сплавы.

Немецкая компания - производитель станков с ЧПУ представила собственное гибридное оборудование CSF + ЧПУ-обработка.

Детали формируется последовательно из нескольких материалов, а холодная наплавка применяется для создания каналов охлаждения и полостей внутри пресс-форм. Более легкоплавкий металл наносится в необходимые зоны и выступает в роли удаляемой поддержки. Могут наноситься алюминиевые и медные сплавы.

Impact Innovations

Оборудование для холодной газодинамической наплавки с переключением материалов в процессе изготовления. Позволяет наносить алюминиевые и медные сплавы (в том числе и на поверхность неметаллов). Технология может быть полезна при создании биметаллических изделий (подшипники скольжения), а также при нанесении токопроводящих «дорожек» на текстолит или иные полимерные изделия.

Горячая наплавка

Суть технологии заключается в нанесении частиц порошка с помощью струи транспортного и защитного инертного газа, расплавление металла происходит при соприкосновении с нагретой лазером поверхности.

Для изготовления деталей технология пригодна очень ограниченно, в основном только для создания корпуса. Более применима для ремонта валов и других тел вращения.

Inss Tek, BeAM – соответственно, корейская и французская компании. Оборудование построено по схожему принципу и обладает аналогичными возможностями.

Есть возможность «переключать» материалы в процессе изготовления заготовок.

Большая рабочая зона у InssTek и составляет 4000 х 1000 х 1000 мм.

Изделия требуют последующей термической и механической обработки.

DMG MORI

Пионер в гибридной (наплавка + ЧПУ) технологии для металлических изделий. Сначала был выпущен комбинированный станок lasertec 65 3D, затем гибридную линейку пополнил lasertec 4300 3D.

Аналогичные станки сегодня изготавливает и компания Yamazaki Mazak.

CEFERTEC

Оборудование разработано при участии сервис-бюро FIT AG и, если говорить упрощенно, представляет собой сварочный аппарат для металла с ЧПУ.

Построен на базе портала и поворотного стола.

Технология позволяет быстро создавать заготовки из металла. Подход вызывает много вопросов к качеству изделий и свойствам, а также к неизбежному короблению при локализованном тепловом процессе.

Металлы и FDM-технология

Принцип построения – выдавливание пластичного материала (наполненного металлическим порошком) через фильеру. После создания полимерно-металлической модели ее спекают в печи (термической или микроволновой). На этом этапе происходит испарение полимерного связующего и спекание частиц металла. При этом усадка детали составляет 18-20%, см. фото ниже. ПО неподтвержденной информации, такая технология потенциально позволяет строить детали до 100 раз быстрее.

DesktopMetal и Markforged – американские компании, они используют схожую технологию, рабочая зона 330 х 330 х 330 мм и 250 x 220 x 200 мм соответственно. Стоит отметить существенное различие в степени готовности к поставкам. Если DesktopMetal не готова поставлять оборудование даже на местный рынок, то Markforged проявляет готовность осуществлять поставки как в США, так и в Европу. Особенность всего оборудования Markforged – отправка файла в построение происходит при подключении к Интернету и серверам компании, что поднимает вопрос о сохранении коммерческой тайны.

С одной стороны, FDM-технология выглядит перспективно, поскольку позволяет получать детали из металла без необходимости работы со сложными в обращении металлическими порошками. С другой стороны, остается множество вопросов, таких как максимальная толщина стенки (может быть ограничена из-за необходимости удаления связующего), отсутствие подобного оборудования с большой рабочей зоной, и т. п. Технология, безусловно, найдет свою нишу, однако ее нельзя рассматривать как «убийцу» или замену SLM-технологии.

X - Jet

Израильская компания, основной состав которой – это сотрудники Objet – пионера PolyJet-технологии.

Аналог этой технологии используется и в оборудовании X-jet: на платформу наносится жидкое связующее на водной основе, в котором распределены частицы металла или керамики. Наполнитель не слипается и не выпадает в осадок благодаря силам Ван-дер-Ваальса.

Детали также требуют обработки температурой (и, возможно, давлением) после процесса послойного синтеза. Производитель не уточняет детали техпроцесса, а образцы из металла и керамики, показанные на выставке, не превышают размеров нескольких сантиметров, однако детализация на высоком уровне.

Рабочая зона 500 х 280 х 200 мм.

Высокопрочные термопласты PEEK

Материалы группы PEEK (полиэфирэфиркетон) очень интересны для прямого производства благодаря своим показателям прочности и термостойкости. Термостойкость до 250 °C, а предел прочности 100 МПа (для сравнения, у алюминия в зависимости от сплава он варьируется в пределах от 100 до 350 МПа). Перерабатывать такой материал сложно из-за высокой температуры плавления - выше 340 °С. Сразу три FDM-машины для работы с PEEK были представлены: INNOVATOR 2 PEEK, INTAMSYS PEEK и GEWO 3D PEEK.

Самая крупная машина имеет рабочую зону 450 х 450 х 600 мм и температуру экструдера до 450 °С.

Песчаные принтеры для литейного производства

VoxelJet

ExOne и Voxeljet изначально были одним целым и создавали оборудование для работы с песчаными и полимерными материалами для задач литейного производства.

В 2003 году компании разделились, Voxeljet по-прежнему развивает оба направления, в то время как ExOne (в прошлом Prometal RCT) сосредоточилась лишь на песчаной технологии и частично на работе с материалами сталь-бронза.

В модельном ряду Voxeljet есть несколько систем, способных работать с песком для создания литейных форм и стержней. Все они аналогичны по механике и процессу оборудованию ExOne.

В рамках formnext-2017 компания представила систему, для работы с функциональными полимерными материалами. Технология в основе своей имеет уже освоенную PolyJet со светочувствительным связующим, это не только дает возможность добиваться улучшенных свойств, но и позволяет создавать изделия более высокого разрешения. Технология аналогична той, что была показана компания Hewlett Packard на выставке 2016 года.

Корейская компания, имеющая в линейке несколько промышленных машин аддитивного производства:

– песчаный PolyJet-принтер с рабочей зоной 300 х 420 х 150 (неорганическое связующее, более экологично);

– песчаный SLS-принтер с рабочей зоной 600 х 400 х 400;

– SLM-машина с рабочей зоной 350 х 300 мм;

– гибридная машина (наплавка + ЧПУ-обработка) с рабочей зоной 250 х 250 х 250 мм.

Порошки металические

На выставке были широко представлены крупнейшие производители металлопорошковых композиций: Haraeus, LPW, SMT China, Oerlikon, EPMA и Полема (Россия).

Атомайзер ATOone

Установка для выработки порошковых металлокомпозиций для машин послойного синтеза от польской компании 3D lab.

Это «офисный» атомайзер высотой не более 2 метров, типичный размер промышленных атомайзеров – 5-10 м в высоту и порядка 4 м в диаметре.

В качестве материала для переработки используется проволока, а мощности оборудования позволяют вырабатывать до 200 граммов в день.

Полимерные материалы и оборудование

Композиты

Markforged

Представлено FDM-оборудование, позволяющее работать с термопластиком, наполненным углеродными, кевларовыми и стекловолокнами. Они могут быть как непрерывными, так и рубленными.

Стоимость установки порядка 100- 1000 евро.

На фото сверху вниз:

– деталь из материала Onyx (рубленое волокно);

– деталь из материала Onyx (рубленое волокно) в разрезе;

– армированная непрерывным кевларом;

– армированная непрерывным стекловолокном;

– армированная непрерывным углеволокном.

Stratasys

Компания представила материал Nylon CF, совместимый с российской FDM‑машиной Fortus 450mc. Это полиамид, наполненный рублеными углеродными волокнами.

Он обеспечивает лучшие механические свойства по сравнению со стандартными ненаполненными материалами. На фото сравнение поведения материалов при нагружении (справа ABS , в центре Nylon CF , слева Nylon 12).

Настольные SLA и эластичные материалы

DigitalWax и atum 3 D

Рабочая зона у большей машины 300 x 300 x 300 мм, доступны фотополимерные материалы, как функциональные, так и эластичные.

UNIZ SLA

Китайская компания UNIZ – новичок на рынке. Представлены две настольные SLA-машины с рабочими зонами: 315 х 185 х 450 и 192 х 122 х 200. Производитель заявляет, что это самая быстрая SLA-машина. Экспертам еще предстоит разобраться, что за материалы использует система и чем обусловлена скорость построения 2500 куб. см в час (50%-ное заполнение).

В обеих системах используется засветка фотополимера с помощью светодиодов (LCD-Stereolithography).

Японская компания с многолетней историей. Занимается производством разнообразного высокоточного оборудования - от принтеров до микроскопов. Представила собственный 3D-принтер Agilista, использующий PolyJet-технологию. Упор делается на способность изготавливать эластичные и термостойкие изделия из силикона. Такое оборудование может быть полезно при изготовлении мелких серий громметов, уплотнителей дверей, патрубков воздуховодов и пр.

Рабочая зона: 297 х 210 х 200 мм.

Материалы: полимерные композиции на основе силикона, в том числе термостойкие до 100 °С.

Electro Optical Systems

SLS-машина P500 от EOS - одного из лидеров рынка. Рабочая зона 500 x 330 x 400 мм, два лазера 70W для ускоренной работы, температурой спекания до 300 °С и скоростью построения до 6,6 литров в час (на 20% больше, чем у рыночных аналогов).

Система оснащена сменной рабочей зоной с управляемым охлаждением, что повышает процент загрузки и стабильность размеров изделий. ПО SLS-машины позволяет соединяться с системой ERP предприятия и отслеживать в реальном времени процент выполнения задания.

Материал: полиамид, в разработке PEKK.

Польская SLS-машина, способна работать с порошковым полиамидом.

Рабочая зона: 350 х 350 х 600 мм.

Большие SLA-машины

Компания RPS основана в Великобритании сотрудниками компаний DTM и 3D Systems и существует более десяти лет.

Начала деятельность с обслуживания и восстановления машин послойного синтеза.

В 2016 году была выпущена большая SLA-машина NEO 800 собственной разработки.

Рабочая зона: 800 х 800 х 600 мм.

Материалы: фотополимерные композиции от DSM Somos и любые другие.

Стереолитографическая машина от европейской компании, производится в Китае.

Рабочая зона: 700 х 700 х 450 мм.

Материалы: фотополимерные композиции от DSM Somos и любые другие, в том числе есть собственные от Raplas.

Керамика

Для работы с керамикой, как правило, используют SLA-технологию, это компании Ceramaker и Lithoz .

При классическом SLA‑процессе создается заготовка, так называемая green model. После построения она проходит процедуру термообработки, где удаляется полимерная составляющая и спекаются частицы керамики.

Услуги

В Европе успешно развиваются производственные площадки, оказывающие услуги по изготовлению прототипов из полимеров, композитов и металлов, используя аддитивные технологии.

Лидируют на этом рынке такие компании, как PolyShape , Hoffmann, Citim GMBH , FIT AG . Последняя недавно открыла филиал в России.

В арсенале таких компаний широко представлено оборудование DMD, SLM, SLS, FDM, EBM, численность сотрудников аддитивного направления, как правило, составляет около 100-200 человек. Компании востребованы на рынке, далее приведены показатели доходности (revenue) за 2016 год: Hofmann GMBH – $833,2 млн., CITIM GMBH – $27,3 млн., FIT AG – $24 млн.

Следует отметить, что в октябре 2017 г. завод ACTech был приобретен компанией Materialise, и в ближайшее время на нем будет развиваться прямое производство деталей из металла с использованием аддитивных технологий.

Томография

VisiConsult и Werth - производители томографов, представили свои небольшие аппараты для томографии металлических и полимерных деталей. Отрасль начинает задумываться о контроле изделий. Это признак того, что детали все более используют как конечный продукт.

Программное обеспечение

Продолжаем рассматривать существующие технологии 3d печати и их особенности. На очереди следующие методы 3d печати:

Прямое лазерное спекание металлов (DMLS)

Вместо DMLS (Direct Metal Laser Sintering) можно также встретить название SLM (Selective Laser Melting). Второму названию эта технология обязана немецкой компании EOS. Компания является одним из лидеров в послойном конструировании прототипов. Мы недавно писали о их последней разработки — микролазерном спекании ().

Основными потребителями технологии являются сферы медицины, микроэлектронной промышленности и частично .

При производстве по DMLS технологии изделия имеют впечатляющую толщину слоя в 1 — 5 нм при максимальных размерах изделия детали 60 мм в диаметре и 30 мм по высоты.
Процесс изготовления изделия основан на затекании расплава-связки в пустоты между частицами порошка под действием капиллярных сил. Чтобы улучшить процесс затекания, в порошковую смесь добавляют соединения с фосфором, благодаря чему снижается поверхностное натяжение, вязкость и степень окисления расплава. Частицы порошка для связки обычно меньшего размера, чем частицы порошока основы. Это способствует увеличению насыпной плотности порошковой смеси и ускорению процесса образования расплава.

На сегодняшний существуют следующие материалы для 3d печати по технологии DMLS:

• DirectMetal 20 (Металлический порошок на основе бронзы)
• EOS StainlessSteel GP1 (Нержавеющая сталь, аналог европейской 1.4542)
• EOS MaragingSteel MS1 (Мартенситно-стареющая сталь)
• EOS CobaltChrome MP1 (Сверхпрочный сплав кобальт-хром-молибден)
• EOS CobaltChrome SP2 (Кобальт-хром-молибденный сверхпрочный сплав для стоматологии)
• EOS Titanium Ti64 / Ti64ELI (Титановые сплавы)
• EOS NickelAlloy IN625 (Никелевый сплав)
• EOS NickelAlloy IN718 (Никелевый сплав)
• EOS Aluminium AlSi10Mg (Алюминиевый сплав)

Электронно-лучевая плавка (EBM)

Метод электронно-лучевой плавки зародился в стенах аэрокосмической отрасли. После чего уже начал завоевывать и гражданскую сферу. Исходным материалом при производстве используется металлический порошок. Обычно это титановые сплавы.

Изготовление изделия осуществляется следующим образом: необходимое количество порошка засыпается в вакуумную камеру, затем управляемый поток электронов слой за слоем “обходит” контур модели и расплавляет порошок в этих местах. Таким образом получается прочная структура. Благодаря наличию вакуума и общей высокой температуры финальное изделие получает прочность, аналогичную кованным сплавам.

По сравнению с технологией DMLS и SLS, электронно-лучевая плавка не требует последующей термообработки для получения высокой прочности. Также этот метод бычтрее и точнее из-за высокой энергетической плотности электронного луча.

Лидером в данной области является шведская компания Arcam.

Выборочная лазерная плавка (SLM)

Технология SLM похожа на SLS, их даже путают, т.к. и там и там используется металлический порошок и лазер. Но эти технологии имеют кардинальные различия. В методе SLS частицы порошка спекаются друг с другом, в то время как при использовании SLM металлические частицы порошка доводятся до расплавления и затем свариваются друг с другом, образуя жесткий каркас.

Процесс изготовления моделей схож с SLS технологией. Тут также слой металлического порошка наносится на рабочую зону и равномерно раскатывается по ней. Эту работу выполняет валик или щетка. Каждой высоте слоя соответствует заданная форма изделия. Весь процесс протекает в герметичной камере с инертным газом. Высоко мощный лазер фокусируется на металлических частицах расплавляя и сваривая их между собой. Изделие получается аналогично FDM технологии, внешняя и внутренняя стенка представляют собой сплошную, сваренную стенку, а пространство между стенками заполняется согласно шаблону.

В технологии SLM используются различные металлы и сплавы. Основное требование — при измельчении до состояния частиц они должны иметь определенные характеристики сыпучести. Например, используются такие материалы, как нержавеющая сталь, инструментальная сталь, сплавы хрома и кобальта, титан, алюминий.

Метод применяется там, где необходимо иметь деталь с минимальным весом, и при этом сохраняющая свои характеристики.

Технология является запатентованной компанией Stratasys. По сравнению с другими технологиями 3d печати, PolyJet единственная, которая позволяет изготавливать модель из различных материалов. Это достигается использованием уникальной технологии подачи нескольких материалов за один проход печати. Благодаря этому можно выборочно размещать различные материалы в рамках одного изделия или же совмещать два материала, получая таким образом композитные цифровые материалы с характерными предсказуемыми свойствами.

Процесс печати по технологии PolyJet похож на обычную струйную печать. Вместо подачи чернил на бумагу 3d принтеры выпускают струи жидкого фотополимера, который образует слои в рабочей зоне и фиксируется ультрафиолетовым излучением. Затвердевшие изделия можно сразу брать и использовать, т.к. не требуется дополнительного последующего затвердевания, как например в технологии SLA.

Т.к. печать осуществляется послойно, то для нависающих частей требуется поддерживающий материал. Для этого используется гелеобразный вспомогательный материал, который легко удаляется при помощи воды или же вручную.

Технология позволяет создавать изделия высокой точности. А благодаря сочетанию различных материалов прототип по характеристикам получается максимально приближен к конечному изделию.

Технологии 3d печати рассмотренные в двух частях статьи являются не единственными, но наиболее распространенными технологиями. В следующей статье мы рассмотрим материалы, применяемые в этих технологиях, их отличия и особенности.