Teknoloji enprime 3D se pou teknoloji rapid pwototip. Diferan de fabrikasyon soustraktif tradisyonèl yo, yo rele teknoloji enprime 3D teknoloji fabrikasyon aditif. Manifakti nan pati tradisyonèl jeneralman mande pou zouti ak mwazi, epi li difisil pou trete pati ki gen fòm konplèks ak sifas inegal. Teknoloji enprime 3D sèvi ak mwayen modèn tankou òdinatè, lazè ak CNC pou kreye yon fichye modèl 3D nan pati yo dwe trete nan òdinatè a. Apre yo fin bati modèl la, li enpòte nan lojisyèl an tranche yo mete paramèt yo pwosesis, tankou vitès pwosesis, wotè kouch, elatriye Apre anviwònman yo fini, li enpòte nan enprimant 3D la. Aparèy pou enprime a ranmase paramèt pwosesis yo epi reyalize pwosesis la nan objè a pa enprime kouch materyèl la pa kouch. Materyèl yo itilize nan teknoloji enprime òdinè 3D yo jeneralman rezin, PLA, ABS plastik, elatriye, pandan y ap materyèl yo itilize nan teknoloji enprime metal 3D yo se metal oswa materyèl alyaj. Dapre diferan pwosesis enprime metal 3D yo, li ka apeprè divize an selektif lazè sintering teknoloji (SLS), selektif lazè k ap fonn teknoloji (SLM), elektwon gwo bout bwa selektif fizyon teknoloji (EBSM), lazè tou pre-nèt fòme teknoloji (LENS), dirèk metal lazè sintering teknoloji (DMLS) ak lòt nouvo teknoloji. Teknoloji enprime 3D metal yo te lajman itilize nan anpil domèn tankou fabrikasyon presizyon, ayewospasyal, ak ekipman medikal paske nan kapasite li nan trete pati nan nenpòt fòm.

Avèk devlopman sosyete a ak pwogrè kontinyèl nan syans ak teknoloji, teknoloji enprime metal 3D te byen vit okipe yon pozisyon enpòtan nan endistri manifakti metal ak to itilizasyon materyèl segondè li yo, sik manifakti kout, ak fleksibilite segondè. Teknoloji enprime metal 3D ka enprime kèk pati metal ti, konplèks, ak segondè-presizyon, kidonk teknoloji sa a jwe yon wòl kle nan amelyore kalite ak efikasite nan pwodiksyon an antye endistriyèl, amelyore estati aktyèl la nan manifakti pati metal, bay plis posiblite nan pwosesis la nan manifakti pati metal, ak pwomosyon devlopman nan endistri a manifakti metal.

1 Aplikasyon teknoloji enprime metal 3D

Kounye a, teknoloji enprime 3D metal endikap yo itilize dirèkteman nan mache a pou fabrike pati metal yo se: sintering lazè selektif (SLS), fonn selektif lazè (SLM), dirèk metal lazè SINTERING (DMLS), lazè toupre fòm nèt (LENS), epi fizyon selektif elektwon (EBSM).

1.1 Selektif lazè SINTERING (SLS) teknoloji

Teknoloji selektif lazè SINTERING (SLS) se pi bonè teknoloji enprime metal 3D. Mekanis métallurgique yo itilize se mekanis sintering faz likid. Materyèl la itilize se yon poud melanje nan metal segondè pwen k ap fonn ak metal ki ba pwen k ap fonn oswa materyèl polymère. Pandan pwosesis la k ap fonn, metal la ki ba pwen k ap fonn oswa poud materyèl polymère fonn, pandan y ap poud metal ki wo pwen k ap fonn pa fonn epi kenbe nwayo solid faz li yo kòm yon metal estriktirèl. Materyèl la fonn aji kòm yon metal lyezon ak jenere yon faz likid pandan pwosesis la k ap fonn yo kouvri, mouye ak kosyon metal la solid pou reyalize densifikasyon SINTERING. Tout aparèy pwosesis la konsiste de de pati: yon silenn poud ak yon silenn bòdi. Pandan operasyon an, silenn poud sou bò gòch la leve yon kouch, ak Lè sa a, roulo poud gaye yon kouch poud respire nan silenn bòdi a. Gwo bout bwa a lazè kontwole pa òdinatè a analize poud lan dapre modèl la tranche, se konsa ke poud metal la rive nan pwen an k ap fonn ak sintering ranpli yon kouch nan pati a. Apre fini, silenn bòdi a tonbe yon kouch, ak roulo poud la pral gaye yon kouch inifòm poud nan silenn bòdi a ankò pou Sinter pwochen kouch la. Pwosesis sa a repete pou konplete pwodiksyon tout pati a.

Karakteristik nan SINTERING lazè selektif: Avantaj: (1) Yo ka itilize yon varyete de materyèl. Ki gen ladan materyèl polymère, poud metal, poud seramik, poud nilon, elatriye, ak selektivite fò. (2) Pa gen okenn sipò ki nesesè. Paske poud la unsintered ka sipòte kouch sispann pwodwi a pandan pwosesis enprime a. (3) Segondè to itilizasyon materyèl. Pa gen okenn sipò ki nesesè pandan pwosesis enprime a, ak pri materyèl la ba. Dezavantaj yo enkli: (1) sifas ki graj. Sifas pwototip ki fabrike pa pwosesis SLS la an poud ak estokaj, epi li se nan fòm patikil poud, kidonk bon jan kalite sifas la pa wo. (2) Gen yon odè pandan pwosesis la. Sa a se paske materyèl polymère oswa patikil poud pral emèt yon odè pandan SINTERING.

1.2 Teknoloji selektif lazè k ap fonn (SLM).

Teknoloji selektif lazè k ap fonn (SLM) devlope sou baz SLS. Prensip debaz li yo sanble ak SLS. Premyèman, yo itilize lojisyèl modèl 3D òdinatè a pou konstwi modèl la, Lè sa a, yo itilize lojisyèl tranch la pou ajiste paramèt yo epi jwenn done chak kouch, epi òdinatè a kontwole gwo bout bwa lazè a pou eskane ak fonn kouch pa kouch pou fòme. kouch pa kouch. Li ta dwe remake ke yo nan lòd yo anpeche metal la soti nan reyaji ak lòt gaz nan tanperati ki wo, pwosesis la SLM bezwen te pote soti anba gaz inaktif. Kontrèman ak pwosesis SLS la, pwosesis SLM la mande poud metal la fonn nèt epi refwadi pou fòme, kidonk yon lazè dansite ki gen gwo pouvwa oblije eskane poud lan.

Karakteristik lazè selektif k ap fonn: Avantaj: (1) Poud lan konplètman fonn pandan pwosesis la epi pa gen okenn materyèl lyezon obligatwa. Se poutèt sa, presizyon ak pwopriyete mekanik nan pati yo ki te fòme pa pwosesis la pi bon pase sa yo ki te fòme pa SLS. (2) Segondè dansite. Dyamèt tach lazè a byen ak dansite tou pre 100%, ki prèske egal a metaliji. (3) Li ka tou senpleman ak dirèkteman fabrike pati metal ak fòm konplèks. Dezavantaj yo enkli: (1) Ekipman chè ak operasyon konplèks. Pwofesyonèl yo oblije opere. (2) Konplèks post-traitement. Pwosesis SLM a mande pou ajoute sipò yo, epi pati moule yo bezwen ap trete pou retire sipò yo.

1.3 Teknoloji elektwon beam selektif fonn (EBSM).

De pati ki pi enpòtan nan ekipman EBSM yo enkli zam elèktron ak chanm vakyòm. Zam elektwon an gen ladan yon anod, yon katod, yon griy, yon filaman, yon bobin devyasyon, ak yon bobin konsantre. Chanm vakyòm lan gen ladan yon epandeuz poud, yon piston, ak yon bwat depo poud. Prensip travay la se ke filaman an nan tèt zam elèktron (anjeneral yon filaman tengstèn) jenere yon gwo kantite elektwon cho sou sifas li anba kondisyon tanperati ki wo epi li emèt yo atravè katod la. Gen yon ti twou nan tèt kadriyaj la. Pozisyon relatif la ak katod la ka kontwole kantite elektwon gwo bout bwa ki pase. Anba akselerasyon anod la, li jwenn yon enèji sinetik trè wo, ki ka akselere apeprè mwatye a yon tyè nan vitès limyè a. Se gwo bout bwa a elèktron konsantre pa bobin la konsantre ak Lè sa a, antre nan bobin nan devyasyon. Ka gwo bout bwa a elèktron dwe devye pa bobin nan devyasyon ak poud lan oaza analize anba kontwòl la nan òdinatè a. Yo mete poud lan nan bwat depo poud lan. Pandan operasyon an, yon kouch poud gaye respire sou kabann nan poud pa epandeuz poud la. Se kabann nan poud prechofe pa yon gwo enèji ki ba, ba-eskane-vitès gwo bout bwa elektwon kenbe tanperati a anba pwen an k ap fonn nan poud metal la. Lè sa a, yo itilize yon pi gwo enèji ak vitès optik pou fonn poud lan. Lè gwo bout bwa elèktron an fè kolizyon ak poud metal la, enèji sinetik li konvèti nan enèji chalè pou fonn poud metal la. Apre w fin ranpli yon kouch optik, piston an desann nan yon kouch, ak epandeuz poud la gaye poud ankò pou chofe ak fonn nouvo kouch poud la. Pwosesis sa a repete jiskaske pati metal la konplètman fòme. Li ta dwe remake ke pwosesis EBSM la bezwen fèt nan kondisyon vakyòm. Apre yo fin fè pati a, aparèy la bezwen deplase nan ekipman pòs-pwosesis la pou retire poud ki antoure a pa mouche gaz konprese pou jwenn enprime final la, epi poud ki rete a ka reyitilize.

Karakteristik fizyon selektif elektwon gwo: Avantaj: (1) Teknoloji EBSM gen yon tanperati prechofaj segondè anba kondisyon vakyòm, sa ki ka fonn metal ki wo-pwen k ap fonn, diminye konsantrasyon estrès tèmik, epi evite koube ak deformation nan pati moule. (2) Pa gen okenn sipò ki nesesè pandan pwosesis bòdi a. Yo itilize poud unsintered kòm sipò, epi apre pwodiksyon an fini, sèlman poud lan bezwen soufle. Dezavantaj: (1) "Powder mouche" fenomèn. Poud la gaye sou kabann lan poud pa epandeuz poud la kite pozisyon an pre-mete anba aksyon an nan gwo bout bwa a elèktron. Rezon ki fè la pou sa a se ke gwo bout bwa a elèktron lakòz poud lan ak konduktiviti pòv yo pote elektrisite estatik, ak fòs la repouse nan elektrisite estatik lakòz poud lan tonbe. (2) "Spheroidization" fenomèn. Li refere a metal la pa fonn nèt ak fòme yon gwoup boul metal separe youn ak lòt. (3) Ekipman an bezwen ranpli anba kondisyon vakyòm, ak depans antretyen segondè, epi reyon gama yo pral pwodwi pandan pwosesis depo elèktron, ki ka lakòz flit ak polye anviwònman an.

1.4 Teknoloji lazè tou pre nèt fòm (LENS).

Teknoloji sa a te premye prezante pa Sandia National Laboratory nan peyi Etazini nan dènye syèk la. Pwosesis sa a konbine teknoloji CLADDING lazè ak teknoloji selektif lazè SINTERING (SLS). Li itilize yon metòd manje poud kowaksyal pou fòme yon pisin fonn ak lazè a. Poud ki nan pisin lan fonn fonn ak solidifye pou reyalize pwodiksyon pati yo.

Karakteristik lazè tou pre fòm nèt: Avantaj: (1) teknoloji LENS itilize rapid metal k ap fonn ak solidifikasyon, ak pati yo jwenn nan bòdi gen gwo dansite ak bon pwopriyete mekanik. (2) Pa gen mwazi ki nesesè, sa ki ekonomize depans epi yo ka reyalize pwosesis materyèl etewojèn. Dezavantaj: (1) Bon jan kalite sifas pati moule yo pa wo, sifas la ki graj, estrès tèmik la gwo pandan pwosesis bòdi a, ak fant yo fasil pou rive. (2) Gaz pwoteksyon obligatwa pandan pwosesis bòdi a. An menm tan an, akòz itilize nan poud alyaj Titàn, pri a se relativman wo.

1.5 Teknoloji dirèk metal lazè Sintering (DMLS).

Teknoloji DMLS se yon branch nan teknoloji SLS. Li te kòmanse pran fòm nan ane 1990 yo. Teknoloji DMLS dirèkteman sèvi ak poud metal pou SINTERING. Diferans ki genyen nan teknoloji SLM se ke teknoloji SLM mande pou poud metal la konplètman fonn, pandan y ap DMLS sèlman bezwen reyalize SINTERING.

Karakteristik dirèk metal lazè SINTERING: Avantaj: (1) Pati metal yo ka sintered dirèkteman (2) Yo ka itilize yon varyete materyèl. Pou egzanp, asye pur, ki baze sou Cobalt, ki baze sou nikèl, elatriye (3) Materyo a ki te fòme pa pwosesis gen yon estrikti dans ak gwo fòs lyezon. Dezavantaj: (1) "Spheroidization" fenomèn. (2) Fasil pou Sinter ak defòme, ak dansite a pa wo.

1.6 Nouvo teknoloji

Pou egzanp, manifakti aditif arc elektrik (WAAM), nanopartikul jè metal fòme (NPJ) ak konsolidasyon ultrasons (UAM), elatriye, teknoloji sa yo gen gwo plas pou devlopman nan tan kap vini an.

2 Devlopman kandida teknoloji metal enprime 3D

2.1 Ekspansyon jaden aplikasyon yo

Jodi a, enprime metal 3D pa limite a sa sèlman jaden pwosesis mwazi mekanik ak fabrikasyon, men yo ka aplike tou nan lòt jaden. Li ka aplike nan jaden an ayewospasyal. Teknoloji enprime metal 3D ka itilize pou ranplase kèk pati ki domaje, kidonk evite ranplasman pri a wo nan machin nan tout antye ak pwolonje lavi sèvis li yo. Li kapab tou enprime eleman kle nan avyon. Pou egzanp, nan Novanm 2018, sipò motè metal enprime 3D devlope pa GE te apwouve pou itilize nan manifakti avyon[7]. Li ka aplike nan domèn edikasyon ak ansèyman. Enpresyon metal 3D ka itilize kòm yon enstriman ansèyman pou gide elèv yo konprann teknoloji sa a. Li kapab tou enprime modèl ansèyman pou gide elèv yo konprann modèl la plis entwisyon epi amelyore kalite ansèyman an. Li ka aplike nan jaden otomobil la. Nan 2017, etriye fren an enprime pa Volkswagen te pase tès pwofesyonèl ak satisfè objektif yo nan pwa minimòm ak pi gwo fòs. Li kapab tou itilize pou repare pati otomobil yo. Anplis de sa, li kapab tou itilize nan domèn medikal la. Titàn alyaj se materyèl ki pi souvan itilize pou enplantasyon dantè. Metòd manifakti tradisyonèl la pa sèlman chè, men tou, yon sèl nan gwosè epi yo pa ka pèsonalize. Koulye a, li ka dirèkteman itilize pa eskanè bouch pasyan an, etabli yon modèl implant dantè ak Lè sa a, dirèkteman enprime li lè l sèvi avèk teknoloji SINTERING metal, ki anpil diminye pri a ak etap nan pwosesis. Genyen tou zòn aplikasyon potansyèl tankou fè kèk mèb lakay, jwèt ak modèl animasyon.

2.2 Ekipman enprimant ak espesyalizasyon materyèl

Teknoloji enprime metal 3D se nan premye etap li yo, ak kèk ekipman enprime ak enpafè, ak devlopman li se nan yon kou boutèy. Si sitiyasyon sa a bezwen amelyore, li nesesè pou kreye ekipman pri-efikas epi kontinye elaji mekanis enprime a. Pou egzanp, li nesesè fè rechèch apwofondi sou mekanis enprime metal 3D tankou enprime paralèl, enprime milti-materyèl, enprime milti-bouch, enprime gwo moso, ak enprime kontinyèl, epi aplike yo nan fabrikasyon pwodwi ki baze sou sa a. . Limit yo nan materyèl enprime tou mete restriksyon sou devlopman nan enprime metal 3D nan yon sèten limit. An tèm de materyèl enprime, li ta dwe posib pou enprime diferan materyèl ak enprime diferan materyèl pou diferan kote. Pou egzanp, materyèl cobalt ka itilize nan turbin gaz; materyèl nikèl yo ka itilize nan chanm konbisyon; metal presye yo ka itilize nan entegrasyon aparèy elektwonik, osi byen ke kèk materyèl metal refractory tankou tengstèn. Nouvo metòd enprime ak enprime nouvo materyèl metal yo pral otspo rechèch ak konsantre nan lavni an, ak objektif pou amelyore kalite ak pwodiksyon metal enprime 3D pou satisfè pwodiksyon nan diferan senaryo ak kondisyon.