Druk 3D z metalu to najszybciej rosnąca gałąź przyrostowych metod wytwarzania. Wiąże się z nim kilka technologii i renomowanych producentów rozwiązań przemysłowych. W artykule odpowiadamy na pytanie, jak działa druk 3D w metalu, skupiamy się na korzyściach z technologii addytywnych dla przemysłu i piszemy o drukarkach 3D do metalu firmy Bright Laser Technologies.

Jak działa technologia Selective Laser Melting (SLM)?

Drukarki 3D do metalu od firmy BLT działają w technologii selektywnego topienia laserowego proszków metali. Tłumaczymy, jak wygląda druk 3D z metalu i jakie korzyści może przynieść tam, gdzie notuje się zapotrzebowanie na metalowe części.

Element do wyświetlaczy samochodowych, materiał: stop aluminium, źródło: CadXpert

Na czym polega druk 3D z metalu?

W drukarkach 3D do metalu SLM głównym czynnikiem jest laser, który odpowiada za topienie i spiekanie warstw proszku metalowego. Wiązka lasera nakierowywana jest na cienką warstwę proszku metalowego, który jest spiekany tak, że w komorze roboczej powstaje gotowy detal. 

W procesie stosowane są podpory, które oprócz zapobiegania zniekształceniom, służą także jako radiator zapewniający możliwie jednolite chłodzenie. Dzięki temu nigdzie na elemencie nie pojawią się miejsca podatne na naprężenia mechaniczne. W odróżnieniu od technologii FDM z drutu metalowego komponenty mają doskonałą strukturę wewnętrzną, charakteryzują się jednorodnością, małą porowatością i brakiem wtrąceń.

Drukowane w SLM elementy poddaje się automatycznemu przetwarzaniu końcowemu – obróbce termicznej, czyszczeniu, odcięciu od podstawy stołu roboczego i polerowaniu dla gładkiej powierzchni. 

Na podobnej zasadzie, spiekaniu warstwa po warstwie i użyciu recoatera nakładającego warstwy proszku, opiera się technologia DMLS (Direct Metal Laser Sintering), której odmienna nazwa wynika z uprawnień patentowych producentów.

Lotka do badmintona, materiał: stop tytanu, źródło: CadXpert

Jakie są korzyści wytwarzania addytywnego z proszku metalowego?

Korzyści z wytwarzania części metalowych przyrostowo przekonały już firmy takie jak francuski Airbus do wykorzystania technologii SLM. Oto kilka zalet, które decydują o rosnącej popularności druku 3D z metalu.

• Wytrzymałość części – części metalowe są bardziej wytrzymałe od części z tworzyw sztucznych. Druk w stopach metali zapewnia różnorodne parametry wydruków, w tym wysoką wytrzymałość mechaniczną.
• Personalizacja elementów – na drukarce 3D mamy możliwość opłacalnego wytworzenia części dostosowanych do wymogów, zaczynając już od 1 sztuki
• Niższe koszty – odlewanie części metalowych jest kosztowne, opóźnia start produkcji (np. stworzenie formy wtryskowej), a także może okazać się nieopłacalne przy niższych ilościach produkowanych elementów. Natomiast w druku 3D niskie i średnie serie przyniosą największe oszczędności.
• Tworzenie wkładek do form wtryskowych – w druku 3D z metalu można wytworzyć wytrzymałe wkładki do form wtryskowych dla elementów z tworzyw sztucznych.
• Oszczędność materiału – druk 3D w technologii SLM umożliwia minimalizację strat materiału. Niewykorzystany proszek podlega recyklingowi.
• Części o skomplikowanej geometrii – w druku 3D, bez tworzenia specjalnych narzędzi, możliwy jest wydruk części z kanałami chłodzącymi i strukturami wewnątrz modelu.
• Szybkość wykonania i mniejszy nadzór inżynierów – start druku następuje wprost z pliku CAD, bez konieczności projektowania CAM i zmiany narzędzi w trakcie pracy maszyn. 

Element silnika odrzutowego, materiał: stop INCONEL Alloy 718, źródło: CadXpert

Materiały do druku 3D z metalu

Wydruki z metalu to dostęp do całego szeregu materiałów o różnych właściwościach. Twardość, odporność na rozciąganie czy antyalergiczność to tylko niektóre z przewag metali. W drukarkach BLT możliwy jest druk w stopach żelaza, aluminium, niklu i tytanu. Oto kilka materiałów SLM i DMLS oferowanych przez BLT.

Stal

W druku 3D można wykorzystać stal nierdzewną i stal narzędziową o wysokiej twardości, odporności na ścieranie i stałości kształtu wykonanego elementu. BLT dostarcza proszki stali 316L i 420.

Aluminium

Dla większej ciągliwości i doskonałego przewodnictwa elektrycznego BLT proponuje stopy aluminium AlSi10Mg i AlSi7Mg.

Nikiel 

Wysoka odporność na korozję i magnetyczność charakteryzuje stopy niklu. Drukarki BLT drukują m. in. w Inconelu625 i 718 oraz HastelloyX.

Tytan

BLT przedstawia duży wybór materiałów opartych na tytanie, które charakteryzują się odpornością cieplną i wytrzymałością mechaniczną. Do dyspozycji mamy:

• Cp-Ti Grade1 
• Ti-6Al-4V Grade23, 
• Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr 
• Ti-6Al-2Mo-2Nb-2Zr-2Sn-1.5Cr.

Felga samochodowa, materiał: stop aluminium, źródło: CadXpert

Wykorzystanie druku 3D w metalu w branży produkcyjnej i przemyśle

Technologie addytywne rozszerzają możliwości produkcji części względem tradycyjnych metod wytwarzania i mogą stanowić ich doskonałe uzupełnienie. Dostępne stają się geometrie nieosiągalne dla obróbki CNC oraz tańsza staje się produkcja niskoseryjna. Wytypowaliśmy kilka podstawowych branż, gdzie druk 3D z metalu wniesie najwięcej korzyści.

W jakich branżach sprawdzi się drukowanie 3D z metalu?

Lotnictwo

Przyrostowe technologie produkcji w metalu (AM, additive manufacturing) okazują się przydatne w lotnictwie ze względu na większą lekkość elementów, łatwe projektowanie i tworzenie skomplikowanych geometrii, szybkie cykle prototypowania i indywidualizację poszczególnych partii.

Produkcja silników

Przy produkcji silników znaczenie ma wytrzymałość części, odporność chemiczna w styku z płynami oraz lekkość elementów. Skrócenie cyklu prototypowania i oszczędność poprzez dostarczanie części “just in time” wiąże się w tej branży z przewagą konkurencyjną i lepiej funkcjonującymi procesami produkcji.

Produkcja części i narzędzi

Druk 3D w metalu umożliwia wytwarzanie zindywidualizowanych narzędzi, przyrządów i uchwytów, które będą dopasowane do konkretnej potrzeby, nie tracąc jednocześnie na wytrzymałości. Łatwiejsze staje się procesowe ulepszanie rozwiązań linii produkcyjnej, a drukowane części mogą mieć geometrie niedostępne dla obróbki skrawaniem. 

Automotive

W przemyśle motoryzacyjnym druk 3D wspomoże produkcję niestandardowych, jednostkowych części. Firmy docenią także łatwość wytwarzania komponentów do użytku wewnętrznego oraz narzędzi dla linii produkcyjnych. Metalowe części zamienne lub narzędzia produkcyjne można szybko i lokalnie wydrukować, co pozwala uniknąć długich czasów oczekiwania na dostawy i minimalizuje koszty magazynowania.

Medycyna

Metalowy druk 3D znajduje zastosowanie w branży medycznej do produkcji narzędzi, implantów, protez i ortez, które są idealnie dopasowane do potrzeb i anatomii pacjenta. Dokładność, personalizacja, wysoka jakość wydruków 3D, wytrzymałość oraz seryjność produkcji to zalety, które decydują o przydatności technologii addytywnych w medycynie.

Wspornik zacisku hamulcowego, materiał: stop tytanu, źródło: CadXpert

Firma Bright Laser Technologies – drukarki 3D do metalu dla przemysłu

Firma BLT jest wiodącym producentem rozwiązań do druku 3D w metalu. W ofercie CadXpert znajdziesz ich drukarki oparte o technologię SLM dostępne dla wszystkich segmentów rynku.

BLT swoją działalność rozpoczęła w 2011 r. Dzisiaj notuje kapitalizację w wysokości około 2,28 mld USD, co czyni ją jedną z największych firm w branży. W nowoczesnej siedzibie oraz w oddziałach na całym świecie pracuje dla BLT około 1500 pracowników, z czego prawie 30% w dziale badań i rozwoju. Doświadczony producent dysponuje również fabryką wyposażoną w 380 drukarek 3D do metalu i zajmuje się dystrybucją własnych proszków metali. Ich systemy druku 3D osiągają dzięki temu wyróżniającą konkurencyjność pod względem kosztów eksploatacji.

Z kolei współpraca BLT z francuskim Airbusem zaowocowała rozwojem technologii przyrostowych dla lotnictwa i stworzeniem zaawansowanej serii drukarek S.

Wybrane modele drukarek 3D BLT: charakterystyka i możliwości

Drukarki 3D BLT poszerzają możliwości produkcyjne w wielu branżach i plasują się we wszystkich segmentach cenowych. Poznaj 4 modele, które są najlepiej dopasowane do potrzeb przemysłu.

BLT-A160

Drukarka 3D BLT A160 została zaprojektowana z myślą o branżach takich jak stomatologia, inżynieria medyczna, badania naukowe oraz motoryzacja. Sprawdzi się w szybkim prototypowaniu i produkcji mniejszych form.  Minimalna grubość warstwy na poziomie 10 mikronów pozwala na tworzenie z jej pomocą skomplikowanych i precyzyjnych detali. System wyposażony jest w zaawansowane chłodzenie i inteligentne oprogramowanie z śledzeniem procesu i zdalną diagnostyką.

A160 to model, który umożliwi wejście w druk 3D z metalu w atrakcyjnym segmencie cenowym.

BLT-A300

BLT A300 to bardziej zaawansowane urządzenie, które znajduje zastosowanie w branżach takich jak lotnictwo, produkcja silników, wytwarzanie form i narzędzi, przemysł samochodowy oraz medyczny. Jej prędkość druku osiąga 50 cm3/godz. dzięki podwójnemu laserowi, wysokim warstwom i wydajnym algorytmom działania. Zużycie materiału jest zoptymalizowane przez zmienną prędkość rozprowadzania proszku, a wydajność druku rośnie dzięki dodatkowym modułom zwiększającym możliwości recyklingu materiału.

A300 jest modelem o najlepszym stosunku ceny do możliwości, charakteryzujący się dużym polem roboczym i wydajnymi filtrami.

BLT-S310

Seria S drukarek 3D do metalu daje największe możliwości wykorzystania przemysłowego. Wytworzysz na niej części silników, protezy i implanty, wkładki do form odlewniczych. Automatyczny system korekty formowania modelu zapewnia niezawodność i zdalność pracy, a dostarczane przez BLT oprogramowanie do zarządzania produkcją zadba o ciągłość i dystrybucję pracy. W drukarce może być zastosowany filtr o długiej żywotności – do 10 lat.

BLT S310 to model o największej konfigurowalności do pracy z szeroką gamą stopów metali. Łatwo dostosujesz go do twoich preferencji.

BLT-A400

BLT A400 znajdzie zastosowanie w produkcji dużych części. Wysoka szybkość druku sięgająca 120 cm3/godz. i możliwość konfiguracji laserów w 5 opcjach sprawiają, że jest to model wszechstronny, a jednocześnie intuicyjny w obsłudze. W A400 dostępna jest recyrkulacja proszków dla większej oszczędności i system kontroli druku wspomagający bezawaryjność.

A400 to większa inwestycja, która może odegrać rolę w optymalizacji produkcji nisko i średnioseryjnej, a także przyspieszeniu cykli prototypowania.

Płyta regulacyjna, materiał: superalloy, źródło: CadXpert

Podsumowanie

Przyjrzeliśmy się procesowi druku 3D z metalu i wskazaliśmy modele drukarek najlepiej odpowiadające wyzwaniom w branżach takich jak medycyna, produkcja narzędzi, części i silników, automotive i lotnictwo. CadXpert jest autoryzowanym dostawcą urządzeń BLT pomoże ci zapoznać się szczegółowo z zagadnieniami takimi jak:

Skonsultuj możliwości druku 3D z metalu z CadXpert

Jeśli zastanawiasz się, jak u ciebie sprawdzi się druk 3D w metalu albo szukasz rozwiązań dla produkcji metalowych części w niższych seriach, skontaktuj się z konsultantami druku 3D CadXpert. Opowiedzą o konkretnych rozwiązaniach i pomogą dobrać urządzenia i materiały lub usługi.