3D-принтеры по металлу, технологии и стоимость

Сегодня мы расскажем о том, как выбрать 3D-принтер, который позволил бы работать с металлами, а также разберем основные характеристики. Мы поделимся и главными достоинствами тех или иных моделей, и их основными ограничениями.

В чем разница между самыми популярными технологиями?

Для начала, необходимо выявить наиболее очевидные различия: SLM представляет собой систему выборочного лазерного плавления, а DMLS - это прямое спекание с помощью лазера.

И в том, и в том случае лазер используется для высокоэффективного спекания. Лазер позволяет связать и создать слои изделия. 

Различия начинаются, когда речь идет об основе процесса. В случае с SLM расплавляется материал, а при использовании DMLS происходит нагревание частиц порошка, и, впоследствии, спекание.

Принтеры, которые применяют DMLS технологию, способны выполнять работу без неприятного снижения качества. Это делает их особо популярными для тех сфер, где важна точность и прочность. Например, DLMS-технология часто используется при создании автомобильных и космических деталей. Связано это с тем, что им необходимо выдерживать наибольшие нагрузки.

Принтеры SLM-типа в процессе работы расплавляют в процессе работы каждый слой, что в результате может сказаться на качестве готового изделия. Но, тем не менее, спеченные детали по этой технологии отличаются повышенной прочностью и более монолитны.

На выбор на рынке представлены и те принтеры, которые способны использовать одновременно обе технологии.

И ту, и ту технологию возможно использовать в промышленности. Наиболее часто встречающаяся область - машиностроение.

Меньшей популярностью славятся технологии EBM и технология UAM. 

Особенности процесса печати:

И у технологии SLM, и у DMLS, схожий процесс печати.

1. Первоначально камера построения заполняется инертным газом. Это необходимо для того, чтобы минимизировать эффект окисления. Далее камера нагревается внутри до того уровня, который необходим для создания модели;

2. После нагревания порошок автоматизировано распределяется по рабочей платформе. После этого лазер сканирует необходимые сечения, после чего происходит спекание, а после осуществляется переход к дальнейшим слоям. В процессе обработки задействована вся модель;

3. После того, как слой сформирован, далее платформа в автоматизированном режиме опускается на необходимую толщину, нанося последующий слой;

4. Далее это происходит повторно до окончания.

После завершения всего процесса детали закреплены на платформе. Тут задействована область поддержки, которая создана из материала, аналогичного детали.

Это необходимо для того, чтобы избежать ненужных и неприятных искривлений. Далее, когда камера остывает, вам необходимо вручную удалить порошок и подвергнуть детали дополнительной температурной обработке. После этого будет необходимо удалить готовую модель с платформы.

Схема принтера SLM / DMLS:

Основные особенности металлической печати

В процессе работы все параметры уже установлены компанией, которая произвела принтер. В зависимости от того, с каким металлом осуществляется работа, высота слоя регулируется от 20 до 50 мкн.

Также отличается и область построения. Она влияет на то, какие детали доступны к созданию. Области различных принтеров отличаются: в среднем от 25 сантиметров * 15 сантиметров * 15 сантиметров до 50 сантиметров * 28 сантиметров * 36 сантиметров. Точность 3D-принтеров обычно не отклоняется на +- 0,1 миллиметра.

Порошки можно использовать повторно, что позволяет ощутимо сэкономить (всего в отход уходит 5 процентов). После того, как произошла печать, порошок заново просеивается, что позволяет использовать его для печати новой модели.

Адгезивные особенности

Вне зависимости от того, какая техника печати используется, готовые модели отличаются твердостью и низким уровнем пористости (до 0,5 процентов).

Изготовленные модели отличаются высокой прочностью, но при этом они более гибкие. Напечатанные модели имеют высокие рабочие характеристики, которые положительно скажутся на готовом изделии.

Так как в работе применяются гранулированный порошок, полученные на выходе детали имеют шероховатость от 6 до 10 мкм. 

Приведем сравнение свойств литого и печатного сплава:

1. Показатели текучести материала AlSi10Mg: показатель характеристик XY - 230 МПа; Литой - 165 МПа;

2. Показатели прочности (в процессе искажения). Особенности печатного сплава - XY имеет показатель 345 МПа, Z имеет показатель 350 МПа. Литой сплав имеет прочность 317 МПа;

3. Характеристики модуля. AlSi10Mg имеет особенности: XY = 70 ГПа, Z = 60 ГПа. Литой сплав имеет характеристики 70 ГПа;

4. При разрыве сплав AlSi10Mg имеет удлинение 12 процентов (XY) и 11 процентов (Z); Сплав A360 удлиняется на 3,5 процентов;

5. Твердость печатного сплава составляет 119 HBW; Литой сплав имеет прочность 75 HBW;

6. Прочность (усталостная) печатного сплава составляет 97 МПа, у литого сплава прочность достигает 124 МПа.

Особенности области поддержки

Этот элемент необходим при создании самых разных моделей. Поддержка обеспечивает следующее:

1. Позволяет правильно формировать каждый слой;

2. Так как деталь способна надежно прикрепиться к платформе, она практически не подвержена деформациям;

3. Поддерживающая область позволит остыть детали с той скоростью, которая вам необходима;

4. Деформация сводится к минимуму.

Вы можете дополнительно использовать системные шаблоны сканирования. Это позволит предотвратить накопления напряжений.

Так как для создания моделей из металла необходимо задействовать не маленькие суммы, возможно перед началом работы использовать симуляцию. В дальнейшем это позволит минимизировать всевозможные деформации. 

Особенности секционной технологии

При использовании современных технологий 3D-печати полые секции уже более не применяются.

Детали крайне часто проектируются с учетом и оболочки, и ядра, что ощутимо повышает качество продукции. В дальнейшем они обрабатываются. Использование этой техники позволяет проектировать детали с повышенным уровнем стабильности.

Так как применяется решетчатая структура, масса детали дополнительно уменьшается.

Особенности расходных материалов

Технология печати SLM и DMLS позволяет из самого разнообразного материала производить прочные и надежные детали. Вы можете работать со многими материалами: от металла до инконеля. 

Для того, чтобы создавать ювелирные украшения, возможно использования серебра или же платины, а также других материалов.

Порошок имеет высокую стоимость, однако, затраты снижены за счет особенностей технологии.

Одна из приятных особенности - это возможность использовать прочные, надежные, и удобные в работе сплавы.

Особенности применяемых сплавов:

1. Сплавы из алюминия обладают превосходными механическими и температурными свойствами. Такие сплавы имеют низкую плотность, что облегчает их обработку. Алюминий обладает отличной электропроводностью.

2. Нержавеющая сталь имеет повышенную прочность и устойчивость к различным повреждениям. Материал повышенной плотности и твердости. Обладает наиболее высокой пластичностью.

3. Титановые сплавы наиболее устойчивы к коррозии к временным повреждениям. Сплав характеризуется тем, что обладает средним весом и средней плотностью, а также слабо расширяется от воздействия температур. Биосовместимый.

4. Сплавы выполненные из кобальто-хрома отлично устойчивы к коррозийным воздействиям. Они показывают отличные результаты при воздействии температур и обладают биосовместимостью.

5. Иннокель обладает превосходными рабочими характеристиками. Обладает повышенной стойкостью к коррозии, а также выдерживает температуры до 1200 градусов. Сплав возможно применять в самых тяжелых условиях.

6. Драгоценные металлы возможно использовать для создания ювелирных украшений.

Иные технологии

DED. 

При применении этой технологии материал осаждается с помощью мощного воздействия энергии.

Печать осуществляется цельнометаллическим материалом.

Возможные технологии - это DED или LMD. Во втором случае применяется лазерный луч, которые предназначается для плавления рабочего порошка. Луч при этом высвобождается из экструдера.

Процесс в основном происходит внутри закрытой камеры.

Технология EBAM 

заключается в том, что слои формируются с помощью мощного электронного луча.

Технология 3DP 

Профессиональное решение. При использовании этой технологии металлические частички “склеиваются”, а после спекаются. 

При том 3D-принтер работает, словно строительный. Модели спекаются тогда, когда нужна форма “выдавлена”.

Особенности финальной обработки

В работе применяются самые разнообразные методы обработки. 

Основные этапы - это удаление остаточной массы порошка, и при необходимости осуществление термического обжига. 

При необходимости возможны дополнительные манипуляции, чтобы создать сложные формы или же просверлить дополнительные отверстия. Под давлением возможно улучшить качества поверхности.

Рекомендуемые принтеры для печати:

1. Shining 3D

Имеет маленький размер. Рабочая зона позволяет создавать детали, не превышающие размер 12 сантиметров * 12 сантиметров * 8 сантиметров. 

Для удобства управление происходит с помощью сенсорного экрана. При необходимости вы также можете управлять принтером удаленно.

Технические особенности:

1. В работе применяется технология SLM;

2. Особенности питания: мощность 380 В, требуется 2000 Вт;

3. Габариты принтера: 94 сантиметра * 130 сантиметров * 198 сантиметров;

4. Средняя температура - от 15 до 30 градусов;

5. Лазер имеет мощность от 100 до 200 Вт;

6. Камера имеет размеры: 12 сантиметров * 12 сантиметров * 8 сантиметров;

7. Встроенное программное обеспечение - Eplus 3D. Для работы требуется ОС выше Windows 7;

8. Вы сможете работать со сталью, сплавами, а также разнообразными титановыми и вольфрамовыми материалами. Возможно использование кобальт-хрома и иннокеля;

9. Каждый слой имеет толщину от 15 мкм.

2. 3DLAM Mid - 3д принтер металлами CoCr, титан, Al, сплавы

Mid2019 - это универсальный принтер, который обладает приятной ценой. Он подходит для печати самыми разнообразными материалами из металла. С помощью этого принтера вы можете осуществлять печать деталей размером до 22 сантиметров в высоту. Минимальная толщина 1 слоя при печати - 0.1 миллиметр.

Для эффективной работы в принтер уже заранее предустановлено все необходимое. Для начала работы нет необходимости в какой-либо дополнительной подготовки. Вы можете осуществлять удаленный мониторинг всех необходимых показателей.

Главные особенности - это улучшенное качество деталей, а также производство однородных слоев в работе.

Основные технические характеристики принтера:

1. Применяемые технологии - SLM;

2. Особенности питания: требуется 220 В, вы можете осуществить подключение к 110 В;

3. Габариты принтера - 147 сантиметров * 76 сантиметров * 189 сантиметров;

4. Лазер имеет мощность, достигающую 500 Вт;

5. Камера имеет высоту 22 сантиметра;

6. Применяемое ПО Netfabb Ultimate;

7. Минимальная толщина каждого слоя - 100 мкм.

3. 3D принтер 3DLam Mini новинка 2021г для стоматологии (Co-Cr, Ti) 

Главное достоинство этой модели - это использование технологии мгновенного начала печати. Это позволяет значительно сэкономить порошок, а также обеспечить качественную систему рециркуляции.

Заготовка единицы каркаса любой протяженности от уровня имплантата - опорная часть Co-Cr SLM до балок.

Культевая вкладка разборная с двумя разборными штифтами Co-Cr SLM

Каркас бюгельного протеза с 2 кламмерами Co-Cr SLM (без припасовки и обработки)

3D печать каркасов мостовидных и бюгельных протезов, колпачков и коронок

Дуговые съемные конструкции с файла cелективное лазерное плавление (SLM)

• Вы можете получать готовое изделие, в случае каркаса, или изделие под покрытие прямо из цифровой модели. 

• Напечатанному изделию не требуется дополнительная подгонка по слепку, его можно сразу устанавливать пациенту с минимальной подгонкой при установке.
  

• Габариты принтера составляют 84 сантиметров * 86,5 сантиметров * 185 сантиметров. Нет необходимости в дополнительной настройки.
• В комплектацию уже уходят энкодеры. Вы можете работать с печатью даже с удаленным управлением.
  
• Количество ед печати за 1 раз- 60 единиц.
  

Технические особенности 3DLam Mini:

1. В работе применяется технология SLM;

2. Особенности питания - 220 В;

3. Габариты - 84 сантиметров * 86,5 сантиметров * 185 сантиметров;

4. Лазер имеет мощность 300 Вт;

5. Камера имеет длину 10 сантиметров;

6. Применяемое ПО - Netfabb Ultimate;

7. Каждый слой имеет толщину 100 мкм.

8. Время изготовления 60 ед – 2 часа. Количество загрузок в день- 4. Количество изготовленных единиц в день – 240.

9. При заполнении на 60% одной машины ЛСП ( 240*22*0,6) общее количество единиц составит 3168.

10. Окупаемость технологии, при 60% загрузке составит менее 10 месяцев.
    

4. Farsoon

Модель с большой рабочей областью (камера имеет размеры 42 сантиметра * 42 сантиметра * 42 сантиметра). В работе принимает участие мощный лазер, а для безопасной фильтрации газа используется специализированная система. Все это в совокупности позволяет напечатать те детали, плотность которых будет максимально высокая.

ПО, встроенное в систему, имеет открытый и доступный код. Работа возможна с самыми разнообразными материалами: от алюминия до титана.

Особенности:

1. Габариты - 270 сантиметров * 129 сантиметров * 229 сантиметров;

2. Масса принтера - 3450 килограмм;

3. Применяемое ПО - MakeStar;

4. Рабочая камера имеет размер 42 * 42 * 42 сантиметров;

5. В работе применяется метод SLM;

6. Минимальная толщина каждого слоя - 20 мкм;

7. Большое разнообразие применяемых материалов.

5. FS121M

Специализированная система фильтрования обеспечивает высокий уровень качества модели. Устройство совместимо с различными ПО. 

Технические особенности:

1. Габариты - 100 сантиметров * 78 сантиметров * 170 сантиметров;

2. Вес принтера - 700 килограмм;

3. Встроенное в принтер ПО - MakeStar;

4. Габариты рабочей камеры - 12 сантиметров * 12 сантиметров * 10 сантиметров;

5. В работе применяется технология SLM;

6. Каждый слой имеет минимальную толщину 10 мкм;

7. Возможна работа с разнообразными материалами.

6. FS271M

Модель, обладающая высокой рабочей областью. Лазер имеет мощность 500 Вт, а также обладает высокими рабочими характеристиками. Идеальный вариант для самых разных сфер: от аэрокосмической до медицинской сферы.

Главное достоинство - это комплектующие высокого качества. В работе применяются защитные фильтры, обеспечивающие высокое качество.

Технические особенности:

1. Принтер имеет габариты - 175 сантиметров * 143 сантиметров * 186 сантиметров;

2. Масса принтера - 2033 килограмма;

3. ПО - MakeStar;

4. Рабочая область составляет 275 миллиметров * 275 миллиметров * 300 миллиметров;

5. В работе применяется технология SLM;

6. Каждый слой имеет толщину 20 мкм;

7. Поддержка самых разнообразных материалов и их аналогов.

7. FS301M

Модель повышенной производительности, имеющая сразу 2 лазера. Это позволяет сразу охватить 2 зоны сканирования. При верной обработке возможно сразу обрабатывать более одной модели.

Так как конструкция полностью герметична, гарантируется точный и постоянный контроль за кислородом. 

В принтер уже встроена станция, в которую загружается порошок. Данная конструкция позволяет значительно сократить время, необходимое для загрузки порошка. Платформа автоматически выравнивается, повышая качество изделия.

Технические особенности:

• Габариты - 235 сантиметров * 155 сантиметров * 220 сантиметров;

• Вес - 2800 килограмм;

• Встроенное ПО - MakeStar/BuildStar;

• Рабочая область имеет размер 305 миллиметров * 305 миллиметров * 400 миллиметров;

• В работе применяется технология SLM;

• Работа возможна со сплавами AlSi10Mg и Ti6Al4V. Возможно применение 316L.
  
  

8. 3D Systems ProX DMP 300

Высокоэффективная 3D-система. Главные особенности - это высокая рабочая область, повышенная скорость производства, а также ощутимое сокращение отходов. Переработка материалов осуществляется автоматизированно.

В принтер уже встроено ПО 3DXpert. С помощью этого принтера возможна обработка материала под углом, достигающим 20 градусов.

Рабочие характеристики:

1. В работе применяется DMLS-технология;

2. Принтер был произведен в США;

3. Каждый слой имеет толщину от 10 до 50 мкм;

4. Особенности разрешения каждой оси: ось X - 100 мкм, ось Y - 100 мкм, ось Z - 20 мкм;

5. Рабочая область имеет размер 25 сантиметров * 25 сантиметров * 30 сантиметров;

6. Мощность лазера достигает 500 Вт;

7. Лазеры имеет длину 1070 нм;

8. Лазер относится к волоконному типу;

9. Возможна работа со сталью, сплавами, а также разнообразными керамическими материалами;

10. Вы можете осуществлять работу с файлами STL/STEP/IGES;

11. Габариты - 240 сантиметров * 220 сантиметров * 240 сантиметров;

12. Вес принтера составляет 5000 килограммов.

9. ИЛИСТ

ИЛИСТ - это принтер, предназначенный для работы в промышленных комплексах. Он отлично справляется со своими задачами как в ручном, так и автоматизированном режиме.

За счет того, что камера имеет большой объем, вы можете создавать даже самые объемные модели.

Дверь имеет удобный просвет, а также окно и камеру, за которыми можно свободно наблюдать.

ПО отличается высокой эффективностью.

Технические особенности:

1. В работе применяется технология LMD;

2. Принтер был произведен в России;

3. Точность достигает 100 мкм;

4. Мощность лазера - от 3 до 6 кВт;

5. Потребляется 28 кВт;

6. Камера достигает размеров 280 сантиметров * 220 сантиметров * 238 сантиметров;

7. Показатель грузоподъемности - 500 килограммов.

10. DESKTOP METAL Studio System

Новейшая технология печати, которая позволяет создавать быстрый и эффективный процесс. В состав материала входят частицы металла.

Все поддержки, установленные в процессе работы, быстро удаляются вручную. Далее необходимо поместить дебайндер в камеру промывки, а после осуществить запекание.

Дебайндер уже входит в комплектацию.

В комплектацию также входят материалы.

Особенности технических характеристик:

1. Применяемая технология - BMD;

2. Габариты - 83 сантиметров * 53 сантиметров * 95 сантиметров;

3. Масса составляет 97 килограммов;

4. Применяемое ПО - DM Cloud;

5. Вес модели (минимум) - 10 килограммов;

6. Заготовка размером от 255 миллиметров * 17 миллиметров * 17 миллиметров;

7. Платформа подогревается;

8. Камера имеет размер 305 миллиметров * 205 миллиметров * 205 миллиметров;

9. Печатный стол имеет температуру 70 градусов;

10. Каждый слой имеет толщину минимум 70 мкм;

11. Сопло имеет диаметр 0,4 миллиметра;

12. В комплекте 2 печатающих головки;

13. Скорость печати составляет 16 сантиметров в час.

Достоинства и недостатки этого типа печати:

Достоинства:

1. Отлично подходит для печати тех деталей, которые имеют усложненную геометрию, а также требуют повышенной точности;

2. Постоянная оптимизация и улучшения производительности;

3. Улучшенные физические свойства и большой ассортимент самых разнообразных материалов.

Недостатки:

1. Ощутимое снижение затрат;

2. Требования к условиям производства;

3. Не все конструкции могут быть напечатаны без изменений.

Основные характеристики:

1. Работа возможна с различными металлами;

2. Точность достигает +- 0,1 миллиметр;

3. Печати в среднем достигает показателя от 25 сантиметров * 15 сантиметров * 15 сантиметров до 50 сантиметров * 28 сантиметров * 36 сантиметров;

4. Толщина слоя достигает от 20 до 50 мкм;

5. Всегда требуется дополнительная поддержка.

Основные выводы:

С помощью 3D-принтера возможно создание самых разнообразных деталей в различных сферах деятельности. С помощью 3D-принтера возможно удешевить производство и сократить расходы.

Это связано с тем, что техпроцесс будет упрощен, а расход материалов понижен. 3D-принтеры необходимы там, где постоянно требуется создание мелкосерийных деталей.