In 3D kim loại

Gần đây, chúng tôi đã thực hiện một cuộc trình diễn về kim loạiIn 3Dvà chúng tôi đã hoàn thành nó rất thành công, vậy kim loại là gì?In 3DƯu và nhược điểm của nó là gì?

In 3D kim loại là công nghệ sản xuất bồi đắp tạo ra các vật thể ba chiều bằng cách thêm từng lớp vật liệu kim loại. Sau đây là phần giới thiệu chi tiết về in 3D kim loại:

Nguyên lý kỹ thuật
Thiêu kết laser chọn lọc (SLS): Sử dụng chùm tia laser năng lượng cao để làm tan chảy và thiêu kết bột kim loại một cách chọn lọc, nung nóng vật liệu bột đến nhiệt độ thấp hơn một chút so với điểm nóng chảy của nó, để hình thành liên kết kim loại giữa các hạt bột, do đó xây dựng vật thể từng lớp một. Trong quá trình in, trước tiên một lớp bột kim loại đồng nhất được đặt trên bệ in, sau đó chùm tia laser quét bột theo hình dạng mặt cắt ngang của vật thể, để bột được quét tan chảy và đông cứng lại với nhau, sau khi hoàn thành một lớp in, bệ hạ xuống một khoảng cách nhất định, sau đó trải một lớp bột mới, lặp lại quy trình trên cho đến khi toàn bộ vật thể được in.
Selective Laser Melting (SLM): Tương tự như SLS, nhưng với năng lượng laser cao hơn, bột kim loại có thể được nấu chảy hoàn toàn để tạo thành cấu trúc dày đặc hơn, mật độ cao hơn và có thể đạt được các tính chất cơ học tốt hơn, và độ bền và độ chính xác của các bộ phận kim loại được in cao hơn, gần hoặc thậm chí vượt quá các bộ phận được sản xuất theo quy trình sản xuất truyền thống. Nó phù hợp để sản xuất các bộ phận trong ngành hàng không vũ trụ, thiết bị y tế và các lĩnh vực khác đòi hỏi độ chính xác và hiệu suất cao.
Nung chảy chùm tia điện tử (EBM): Sử dụng chùm tia điện tử làm nguồn năng lượng để nung chảy bột kim loại. Chùm tia điện tử có đặc điểm là mật độ năng lượng cao và tốc độ quét cao, có thể nhanh chóng nung chảy bột kim loại và cải thiện hiệu quả in. In trong môi trường chân không có thể tránh phản ứng của vật liệu kim loại với oxy trong quá trình in, phù hợp để in hợp kim titan, hợp kim gốc niken và các vật liệu kim loại khác nhạy cảm với hàm lượng oxy, thường được sử dụng trong hàng không vũ trụ, thiết bị y tế và các lĩnh vực cao cấp khác.
Đùn vật liệu kim loại (ME): Phương pháp sản xuất dựa trên đùn vật liệu, thông qua đầu đùn để đùn vật liệu kim loại thành dạng lụa hoặc dạng hồ, đồng thời gia nhiệt và đóng rắn, để đạt được đúc tích lũy từng lớp. So với công nghệ nung chảy bằng laser, chi phí đầu tư thấp hơn, linh hoạt và tiện lợi hơn, đặc biệt phù hợp cho việc phát triển ban đầu trong môi trường văn phòng và môi trường công nghiệp.
Vật liệu phổ biến
Hợp kim titan: có ưu điểm là độ bền cao, mật độ thấp, khả năng chống ăn mòn tốt và tương thích sinh học, được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ, thiết bị y tế, ô tô và các lĩnh vực khác, chẳng hạn như cánh động cơ máy bay, khớp nhân tạo và sản xuất các bộ phận khác.
Thép không gỉ: có khả năng chống ăn mòn, tính chất cơ học và tính chất gia công tốt, chi phí tương đối thấp, là một trong những vật liệu được sử dụng phổ biến trong in 3D kim loại, có thể dùng để chế tạo nhiều loại chi tiết cơ khí, dụng cụ, thiết bị y tế, v.v.
Hợp kim nhôm: mật độ thấp, độ bền cao, dẫn nhiệt tốt, thích hợp để sản xuất các chi tiết có yêu cầu trọng lượng cao, chẳng hạn như khối xi lanh động cơ ô tô, các chi tiết kết cấu hàng không vũ trụ, v.v.
Hợp kim gốc niken: có độ bền nhiệt độ cao, khả năng chống ăn mòn và chống oxy hóa tuyệt vời, thường được sử dụng trong sản xuất các bộ phận chịu nhiệt độ cao như động cơ máy bay và tua bin khí.
lợi thế
Mức độ tự do thiết kế cao: Khả năng sản xuất các hình dạng và cấu trúc phức tạp, chẳng hạn như cấu trúc lưới, cấu trúc được tối ưu hóa về mặt tôpô, v.v., vốn khó hoặc không thể đạt được trong các quy trình sản xuất truyền thống, mang lại không gian đổi mới lớn hơn cho thiết kế sản phẩm và có thể sản xuất các bộ phận nhẹ hơn, hiệu suất cao.
Giảm số lượng bộ phận: nhiều bộ phận có thể được tích hợp thành một tổng thể, giảm quá trình kết nối và lắp ráp giữa các bộ phận, nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm chi phí, đồng thời nâng cao độ tin cậy và ổn định của sản phẩm.
Tạo mẫu nhanh: Có thể tạo ra nguyên mẫu của sản phẩm trong thời gian ngắn, đẩy nhanh chu kỳ phát triển sản phẩm, giảm chi phí nghiên cứu và phát triển, giúp doanh nghiệp đưa sản phẩm ra thị trường nhanh hơn.
Sản xuất theo yêu cầu: Theo nhu cầu riêng của khách hàng, chúng tôi có thể sản xuất các sản phẩm độc đáo để đáp ứng các yêu cầu đặc biệt của nhiều khách hàng khác nhau, phù hợp với cấy ghép y tế, đồ trang sức và các lĩnh vực tùy chỉnh khác.
Giới hạn
Chất lượng bề mặt kém: Độ nhám bề mặt của các chi tiết kim loại in tương đối cao và cần xử lý sau như mài, đánh bóng, phun cát, v.v. để cải thiện độ hoàn thiện bề mặt, làm tăng chi phí và thời gian sản xuất.
Khuyết tật bên trong: trong quá trình in có thể có các khuyết tật bên trong như lỗ rỗng, các hạt không dính chặt và không dính chặt hoàn toàn, ảnh hưởng đến tính chất cơ học của các chi tiết, đặc biệt là khi áp dụng tải trọng cao và tải trọng tuần hoàn, cần phải giảm thiểu sự xuất hiện của khuyết tật bên trong bằng cách tối ưu hóa các thông số quy trình in và áp dụng các phương pháp xử lý sau thích hợp.
Hạn chế về vật liệu: Mặc dù các loại vật liệu in 3D kim loại hiện có ngày càng tăng, nhưng vẫn có một số hạn chế nhất định về vật liệu so với các phương pháp sản xuất truyền thống và một số vật liệu kim loại hiệu suất cao khó in hơn và chi phí cao hơn.
Vấn đề chi phí: Chi phí cho thiết bị và vật liệu in 3D kim loại tương đối cao và tốc độ in chậm, không hiệu quả về mặt chi phí như các quy trình sản xuất truyền thống cho sản xuất quy mô lớn và hiện nay chủ yếu phù hợp với sản xuất theo lô nhỏ, tùy chỉnh và các khu vực có yêu cầu cao về hiệu suất và chất lượng sản phẩm.
Độ phức tạp về mặt kỹ thuật: In 3D kim loại liên quan đến các thông số quy trình và kiểm soát quy trình phức tạp, đòi hỏi người vận hành chuyên nghiệp và hỗ trợ kỹ thuật, đồng thời đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao và kinh nghiệm của người vận hành.
Lĩnh vực ứng dụng
Hàng không vũ trụ: Dùng để sản xuất cánh động cơ máy bay, đĩa tua-bin, cấu trúc cánh, bộ phận vệ tinh, v.v., có thể giảm trọng lượng của các bộ phận, cải thiện hiệu suất nhiên liệu, giảm chi phí sản xuất và đảm bảo hiệu suất cao và độ tin cậy của các bộ phận.
Ô tô: Sản xuất khối xi lanh động cơ ô tô, vỏ hộp số, các chi tiết kết cấu nhẹ, v.v., để đạt được thiết kế ô tô nhẹ, cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu và hiệu suất.
Y tế: Sản xuất các thiết bị y tế, khớp nhân tạo, chỉnh hình răng, thiết bị y tế cấy ghép, v.v., theo sự khác biệt riêng của từng bệnh nhân để sản xuất tùy chỉnh, cải thiện tính phù hợp của thiết bị y tế và hiệu quả điều trị.
Chế tạo khuôn mẫu: Sản xuất khuôn ép phun, khuôn đúc áp lực, v.v., rút ​​ngắn chu kỳ sản xuất khuôn, giảm chi phí, nâng cao độ chính xác và độ phức tạp của khuôn.
Điện tử: Sản xuất bộ tản nhiệt, vỏ, bảng mạch của thiết bị điện tử, v.v., để đạt được sản xuất tích hợp các cấu trúc phức tạp, cải thiện hiệu suất và hiệu quả tản nhiệt của thiết bị điện tử.
Trang sức: Theo sự sáng tạo của nhà thiết kế và nhu cầu của khách hàng, có thể sản xuất nhiều loại trang sức độc đáo để nâng cao hiệu quả sản xuất và tính cá nhân hóa sản phẩm.