3 công nghệ in 3d kim loại thông dụng

4653

Gần đây có rất nhiều thông tin mới về kim loại in 3D như thép và đồng - nhưng nó hoạt động như thế nào? In 3D bằng kim loại có rất nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp như trang sức, y tế, nha khoa và sản xuất. Mặc dù hầu hết các ứng dụng này tập trung vào các ứng dụng cụ thể của từng công ty, nhưng có những công ty đang làm việc để người tiêu dùng có thể in 3D bằng kim loại trên máy in để bàn của họ. Cùng tìm hiểu các công nghệ bên trong của in 3d kim loại:

1. Chất kết dính kim loại phun 3D

In bằng kim loại bắt đầu giống như bất kỳ quy trình in nào khác - với thiết kế 3D tuyệt vời và phần mềm chia lớp cho máy in biết đầu in sẽ đặt vật liệu ở đâu. Tuy nhiên, thay vì nhựa được ép đùn, bột kim loại được lắng đọng hoặc cuộn thành các lớp mỏng và một chất liên kết giống như keo được đẩy ra từ đầu in trên đầu mỗi lớp. Các lớp bột và chất kết dính xen kẽ với nhau và bắt đầu xây dựng lên trên để tạo ra vật thể. Một số máy in có bộ gia nhiệt trên cao cho phép các lớp khô hơn và dung dịch liên kết làm tan chảy bột ở các khu vực nơi nó được lắng đọng. Quá trình này được lặp lại cho đến khi tất cả các lớp của đối tượng hoàn thành từ dưới lên. Quá trình này có thể mất vài giờ. Quy trình in kết dính kim loại 3d

Hình ảnh từ Đại học Loughborough

Bột xung quanh thiết kế của bạn không được hợp nhất đóng vai trò là hỗ trợ và được tách ra khỏi mô hình sau khi hoàn thành. Tại thời điểm này, mô hình khá yếu vì hầu hết nó chứa đầy không khí và rất xốp. Sau đó, bạn có thể đặt mô hình đã hoàn thành trong một lò sấy, nơi nó được giữ ở 350 độ F trong 24 giờ. Nhiệt này làm bay hơi bất kỳ độ ẩm và làm cứng keo liên kết các lớp bột kim loại lại với nhau. Sau khi được làm cứng hoàn toàn và làm mát, nó có thể được lấp đầy bằng vật liệu như chất độn bằng đồng mang lại sức mạnh cho mô hình. Không lấp đầy bên trong bằng một chất kim loại khác, mô hình vẫn còn khá yếu và không được khuyến khích để tạo các bộ phận chức năng. Các chất kết dính liên kết không cho phép in màu và cũng hoạt động với các polyme và vật liệu gốm.

2. Phản ứng tổng hợp lớp bột Quá trình phản ứng tổng hợp lớp bột rất giống với phản ứng kết dính kim loại ngoại trừ thay vào đó là chất kết dính được kết dính với các lớp bột kim loại với nhau, sử dụng tia laser hoặc tia điện tử ở nhiệt độ cao. Laser làm tăng nhiệt độ của bột trong các khu vực nơi thiết kế đang được chế tạo, nung chảy bột kim loại và tạo ra một lớp rắn. Quá trình này tiếp tục cho đến khi toàn bộ mô hình hoàn tất! Powder Bed Fusion có thể được thực hiện bằng một trong số các kỹ thuật khác nhau, bao gồm: thiêu kết laster chọn lọc, (SLS), nóng chảy laser chọn lọc (SLM), thiêu kết laser kim loại trực tiếp (DMLS) và nóng chảy chùm tia điện tử (EBM). Vậy sự khác biệt giữa tất cả các phương pháp này là gì?

Chọn lọc Laser chọn lọc (SLS): Sử dụng tia laser để hợp nhất các lớp bột kim loại lại với nhau.
Nóng chảy laser chọn lọc (SLM) : Đi một bước xa hơn là hợp nhất bột lại với nhau và thực sự làm tan chảy bột. Điều này hoạt động tốt với vật liệu tổng hợp làm từ một vật liệu như titan hoặc thép nguyên chất so với nhiều vật liệu trộn lẫn với nhau như hầu hết các loại nhựa.
Thiêu kết laser kim loại trực tiếp (DMLS) : Sử dụng quy trình tương tự như SLS nhưng được sử dụng khi đề cập đến quá trình thiêu kết hợp kim kim loại so với nhựa, thủy tinh và gốm. Nếu bạn muốn biết thêm về DMLS, Spencer Wright, một chuyên gia sản xuất đã ghi lại kinh nghiệm của mình khi in các chi tiết bằng titan .

Electron Beam Melting (EBM) : Các lớp bột được hợp nhất với nhau bằng cách sử dụng chùm electron để làm chảy bột kim loại. Cấu trúc hỗ trợ là cần thiết cho phương pháp này. Phương pháp này cung cấp rất nhiều sức bền cho mô hình vì nhiệt độ đồng đều của các lớp trong quá trình tổng hợp.
3. Sự lắng đọng năng lượng theo hướng Quá trình này sử dụng hai loại vật liệu khác nhau - dây kim loại hoặc bột kim loại. Một vòi phun di chuyển theo nhiều hướng (4-5 trục) đùn bột kim loại hoặc lớp vật liệu dây theo từng lớp. Sau khi vật liệu được lắng đọng, nó được nung chảy bằng tia laser hoặc tia điện tử. Quá trình này tiếp tục và đối tượng được xây dựng từng lớp. Mặc dù quá trình này thường được sử dụng để sửa chữa và bảo trì vật liệu kim loại hiện có, nhưng nó có thể được sử dụng để tạo các vật thể từ đầu.

Khi nào cần tới máy in 3d kim loại để bàn?
Thật không may, hầu hết các máy in 3D kim loại thực sự có giá hơn 250.000 đô la, đây là một mức giá cao để trả cho một thứ gì đó mà bạn muốn in một vài dĩa và đồ gia dụng. Một nhà sản xuất đã quyết định lấy mọi thứ vào tay của mình và chế tạo một nguyên mẫu hoạt động của máy in 3D kim loại để bàn với giá 2 đô la . Nguyên mẫu của ông sử dụng mạ điện để tạo ra các vật kim loại. Một công ty khác, MatterFab đang làm việc trên một máy in 3D kim loại giá rẻ để sử dụng tại nhà, sử dụng công nghệ laser để làm tan chảy các lớp bột kim loại với nhau để tạo ra một vật thể. Họ đang trong quá trình thử nghiệm các nguyên mẫu của họ với những người dùng sớm để chúng chưa có sẵn cho công chúng. Có vẻ như có sự đổi mới đang diễn ra trong in 3D kim loại máy tính để bàn, nhưng chưa có gì ở một mức giá hợp lý đã sẵn sàng cho thị trường.

Kim loại 3D Infuse
Ok, vì vậy bạn có thể chưa thể in 3D bằng kim loại tại nhà, nhưng có một số công ty sản xuất sợi tương thích FDM được truyền với bột kim loại, tạo ra vẻ ngoài và một số tính chất vật lý của kim loại. Dưới đây là một vài điều để kiểm tra từ bạn bè của chúng tôi tại Proto Pasta:

Thép không gỉ PLA

Sắt từ tính PLA

Sợi carbon PLA

Vì cơ sở của hầu hết các sợi kim loại là PLA hoặc ABS - bạn có thể dễ dàng in bằng chúng trên máy in FDM của mình. Tuy nhiên, trước khi bạn bắt đầu, có một vài điều cần lưu ý. Kim loại bột được trộn trong các sợi này thô hơn dây tóc thông thường và có thể mòn mạnh hơn trên vòi phun của máy in, tùy thuộc vào loại vật liệu mà vòi phun của bạn làm từ. Sự hao mòn này trên vòi của bạn có thể làm tăng đường kính của vòi của bạn, điều đó có nghĩa là nó sẽ cần phải được thay thế thường xuyên hơn. Để tránh điều này, Proto Pasta khuyên bạn nên sử dụng vòi phun chịu được làm bằng đồng thau với lớp phủ chống mòn ở trên. Nếu bạn quan tâm đến in 3D bằng kim loại, đây chắc chắn là một lựa chọn hợp lý để mua máy in 3D kim loại.

Khi công nghệ này tiến bộ, chúng ta sẽ bắt đầu thấy ngày càng nhiều các sợi khác nhau với vật liệu truyền vào cũng như những tiến bộ trong phần cứng in 3D để hỗ trợ các sợi mới này.

Bạn có muốn thử không?

Cờ lê in kim loại 3d Cờ lê in 3D được lắp ráp hoàn chỉnh bởi Daniel Noree & in bởi Aron Igelström .