پرینت سه بعدی فلز [انواع، مزایا و معایب]

هنگامی که تولید افزایشی را برای کاربردهای صنعتی و تجاری در نظر می گیریم، پرینتر سه بعدی فلز احتمالا اولین چیزی است که به ذهن می رسد. پرینت سه بعدی فلزی یکی از سرمایه گذاری های سنگین و سریع ترین فناوری ها در صنعت تولید است. گاهی اوقات پرینت سه بعدی فلزی به زنجیره های تامین موجود وارد می شود تا در کنار سایر فناوری های تولیدی کار کند. در موارد دیگر، چاپگرهای سه بعدی به عنوان راه اصلی برای تولید قطعات فلزی استفاده می شوند. هندسه های خاصی از اشیاء با استفاده از پرینت سه بعدی به خوبی قطعات ماشینکاری شده ظاهر می شوند.

پرینت فلز عمدتاً در نمونه سازی، هوافضا، مهندسی مکانیک، ابزارهای خاص و غیره استفاده می شود. در اینجا به رایج‌ترین سؤالات در مورد تمام جنبه‌های پرینت سه بعدی با فلز، از جمله فناوری‌های اصلی، مزایا، محدودیت‌ها و موارد دیگر می‌پردازیم.

پرینت سه بعدی فلز چیست؟

پرینت سه بعدی فلزی یک اصطلاح کلی برای چندین خانواده از فناوری های ساخت افزایشی است. به بیان ساده، هر فناوری که اشیاء فلزی را لایه به لایه با تف جوشی، ذوب و جوش ایجاد می کند، می تواند چاپ سه بعدی فلزی نامیده شود.

پیشنهاد مکتبی نو: برشکاری واترجت چیست؟

مزایای پرینت سه بعدی فلز

برای مدت طولانی ماشین‌کاری یکی از روش‌های اولیه تولید قطعات فلزی بود (و هنوز هم هست). و اعتقاد بر این است که ماشینکاری CNC تقریباً قادر به انجام هر نوع کاری است. اما حقیقت این است که این “تقریبا” گاهی اوقات کافی نیست. در برخی موارد، تقاضا برای قطعاتی با اشکال پیچیده جدید، به عنوان مثال، برای ابزارها و محصولات کاملاً جدید وجود دارد.

در اینجا مزیت اصلی پرینت سه بعدی فلزی به چشم می خورد وقتی که تولید اشیاء با شکل پیچیده را در نظر بگیریم تقریباً بی حد و مرز است. سایر مزایای پرینت سه بعدی با فلز عبارتند از:

چاپگرهای سه بعدی می توانند جزئیات پیچیده را بسیار سریعتر از روش های سنتی تولید کنند.
هزینه برای دوره های کوتاه در مقایسه با روش های معمولی تولید ارزان تر است.
بسته به فناوری انتخاب شده، می توان اشیاء دقیق با جزئیات بسیار کوچک ایجاد کرد.
امکان پرینت سه بعدی جزئیات در مونتاژ وجود دارد و در نتیجه در زمان و هزینه بیشتر صرفه جویی می شود.
پرینت سه بعدی با فلز تقریباً مواد را هدر نمی دهد.
فرم های پیچیده تر به این معنی است که قطعه می تواند وزن سبک تری داشته باشد بدون اینکه استحکام را کاهش دهد. به همین دلیل است که قطعات پرینت سه بعدی تقاضای زیادی در صنعت هوافضا دارند.

به طور خلاصه، چاپ سه بعدی برای قطعات پیچیده ای که سایر انواع تولید ناکارآمد یا استفاده از آنها دشوار است، بسیار توصیه می شود.

پیشنهاد مکتبی نو جهت مدلسازی قطعات:

محدودیت ها و معایب

پرینت سه بعدی به همان اندازه که عالی است، بدون عیب نیست. اول از همه، برای قطعات معمولی و ساده در مقایسه با روش های سنتی ساخت، سریع و مقرون به صرفه نیست. محدودیت های پرینت سه بعدی فلز عبارتند از:

فلز پودری بسیار گرانتر از فلز خام معمولی است.
سرعت تولید برای اشیاء معمولی نسبتاً پایین است.
پرینترهای سه بعدی فلزی گران هستند و به مهارت و آموزش خاصی نیاز دارند.
گاهی اوقات پرداخت سطح خشن است، بنابراین برای اجزای مورد استفاده نهایی نیاز به پس پردازش است. تحمل و دقت معمولا در مقایسه با ماشینکاری CNC کمتر است.
گاهی اوقات عملیات حرارتی اضافی برای کاهش تنش درونی یک قطعه چاپ شده سه بعدی مورد نیاز است. پودر فلز استفاده نشده پس از هر بار تخریب تجزیه می شود، بنابراین هر بار نیاز به افزودن مواد تازه دارد.
طراحی برای چاپ سه بعدی فلزی می تواند در مقایسه با سایر روش های ساخت پیچیده تر باشد. بنابراین، بهتر است فقط با متخصصان باتجربه ای کار کنید که تمام تفاوت های ظریف فناوری را می دانند.
چاپگرهای سه بعدی فلزی بسیار بزرگ نیستند، بنابراین ابعاد قطعات جامد که می توانند ایجاد کنند محدود است. بزرگ‌ترین حجم‌های ساخت در بازار حدود 1000 x 1000 x میلی‌متر است و بیشتر چاپگرهای فلزی بسیار کوچک‌تر هستند.

پیشنهاد مکتبی نو: نرم افزار های مدلسازی سه بعدی

فن آوری های اصلی پرینت سه بعدی برای فلز

چندین روش مختلف وجود دارد که می تواند قطعات فلزی چاپ شده را تحویل دهد. در حالی که آنها اشتراکات زیادی دارند، تفاوت هایی نیز وجود دارد که نشان می دهد با چه موادی می توانند کار کنند. بیایید فناوری های اصلی پرینت سه بعدی فلز را با هم مقایسه کنیم. اینها عبارتند از DMLS (پخت مستقیم لیزری فلزات)، LMS (پخش فلزات لیزری)، و EBM (ذوب پرتوهای الکترونی).

پرینت سه بعدی DMLS چیست و چه کاربردی دارد؟

یا زینترینگ مستقیم فلزات لیزری رایج ترین روش پرینت سه بعدی در فلز است. از لیزر برای تف جوشی پودر فلز، لایه به لایه و تشکیل یک جسم استفاده می کند. در طول فرآیند، فولاد ضد زنگ به دمای تقریباً 3000 درجه فارنهایت می رسد. با این حال، فلز به طور کامل ذوب نشده است، که باعث می شود قطعات چاپ شده متخلخل شوند. از جمله مواد موجود می توان به طیف گسترده ای از آلیاژهای فلزی، از جمله فولاد ماراژینگ، آلومینیوم AlSi10Mg، کروم کبالت، Inconel 625 و تیتانیوم Ti6Al4V اشاره کرد.

پیشنهاد مکتبی نو: آهنگری چیست؟

آموزش شیت متال در سلایدورک

آموزش موشن استادی در سالیدورک

پرینت سه بعدی SLM چیست و چه کاربردی دارد؟

یا Selective Laser Melting همانطور که از عنوان آن پیداست، مواد را ذوب می کند. پرینت سه بعدی در یک محیط گاز بی اثر اتفاق می افتد. به لطف آن، یک پرینت سه بعدی دارای پارامترهایی نزدیک به پارامترهایی است که از طریق ریخته گری فلز تولید شده است. SLM عمدتا برای ساخت قطعات قوی از تیتانیوم و آلومینیوم استفاده می شود.

پرینت سه بعدی EBM چیست و چه کاربردی دارد؟

EBM یا Electron Beam Melting مشابه SLM است اما به جای لیزر از پرتو الکترونی استفاده می شود. این فناوری سریع‌تر و دقیق‌تر از چاپ لیزری در نظر گرفته می‌شود، اگرچه تفاوت چندان چشمگیری نیست. پرینت های سه بعدی EBM معمولاً در مقایسه با سایر اشیاء چاپی قوی تر هستند. این فناوری عمدتاً برای ساخت اجسام از تیتانیوم و کبالت استفاده می شود.

نتیجه گیری

قطعات فلزی که با روش‌های پرینت سه بعدی مانند DMLS، SLM و EBM ساخته شده‌اند، تقریباً همان استحکام قطعات فلزی معمولی را دارند. با این حال، ویژگی‌های زیادی وجود دارد که استفاده از پرینت سه بعدی فلزی را محدود می‌کند، و به همین دلیل است که بهتر است آن را برای موارد استثنایی که روش‌های دیگر موثر نیستند، نگه دارید. با در نظر گرفتن قیمت نسبتاً بالا برای ماشین های چاپ سه بعدی و مواد پودری آنها، ساده ترین و شاید کارآمدترین راه برای تولیدات کمیاب، سفارش چاپ های سه بعدی بر اساس تقاضا است.