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Wissen Sie, wie viele Arten der Metall-3D-Drucktechnologie unterteilt sind?

Additive Manufacturing (Additive Manufacturing, AM), auch bekannt als 3D-Druck, ist eine digitale Fertigungstechnologie, die komplexe dreidimensionale Strukturen direkt formt, indem einfach Materialien Schicht für Schicht in zwei Dimensionen hinzugefügt werden. Es wird tiefgreifende Auswirkungen auf den traditionellen Prozessfluss, die Produktionslinie, das Fabrikmodell und die Kombination der Industriekette haben. Es ist eine repräsentative disruptive Technologie in der Fertigungsindustrie. Es integriert Informationsnetzwerktechnologie, fortschrittliche Materialtechnologie und digitale Fertigungstechnologie und ist ein wichtiger Bestandteil der fortschrittlichen Fertigung. Komponente.

Die Essenz des 3D-Drucks ist die additive Fertigungstechnologie (AM), die sich auf computergestütztes Design (CAD), Big Data, Cloud Computing, computergestützte Fertigung (CAM), Internet der Dinge, virtuelle Realität (VR) und andere technische Unterstützung stützt , digitales oder Computermodell , Der Herstellungsprozess der direkten Bildung von 3D-Objekten durch schichtweise Akkumulation.

Im Vergleich zur traditionellen Fertigungstechnologie (subtraktive Fertigung, Iso-Material-Fertigung) muss beim 3D-Druck (Additive Manufacturing) keine Formen im Voraus hergestellt werden, muss kein großer Materialabtrag im Herstellungsprozess erfolgen und muss nicht durch eine komplizierte gehen Schmieden Prozess, um das Endprodukt zu erhalten. Das Produkt hat die Eigenschaften „Formen zu entfernen, Abfall zu reduzieren und Lagerbestände zu reduzieren“. In Bezug auf die Produktion kann es die Struktur optimieren, Materialien und Energie sparen, die Fertigungseffizienz erheblich verbessern und gleichzeitig das Konzept der „designorientierten Fertigung“ verwirklichen.

Wissen Sie, wie viele Arten der Metall-3D-Drucktechnologie unterteilt sind?

Die traditionelle subtraktive Fertigung verwendet verschiedene Verarbeitungsgeräte wie Dreh- und Fräsmaschinen, um alle unnötigen Teile aus einem Materialstück zu entfernen, bis die erforderlichen Teile geformt sind, während die additive Fertigung bei Null beginnt und Materialschichten überlagert. , Und schließlich wird ein komplettes Teil gestapelt.

Diese Technologie eignet sich für die Entwicklung neuer Produkte, die schnelle Herstellung von Einzelteilen und Kleinserien, die Herstellung von komplex geformten Teilen, die Konstruktion und Herstellung von Formen usw. Sie eignet sich auch für die Herstellung von schwer zu verarbeitenden Materialien, die Formprüfung, Montageinspektion und schnelles Reverse Engineering. Projekt.

Der Metall-3D-Druck gilt als der Höhepunkt des gesamten 3D-Drucks. Wenn es um Festigkeit und Haltbarkeit geht, ist nichts mit Metall zu vergleichen. Das früheste Patent für den Metall-3D-Druck war DMLS (Direct Metal Laser Sintering), das in den 1990er Jahren von der deutschen EOS erworben wurde. Seitdem hat der Metall-3D-Druck nach und nach viele Arten von Druckverfahren entwickelt. Heute verwendet jeder Metall-3D-Drucker normalerweise einen der folgenden vier Arten von Verfahren: Pulverbettfusion, Bindemittelinjektion, direkte Energieabscheidung und Materialextrusion. Wissen Sie also, wie viele Arten der Metall-3D-Drucktechnologie unterteilt sind?

Direct Metal Laser Sintering (DMLS) und Direct Metal Laser Melting (DMLM)

Als am frühesten entwickelte Metall-3D-Drucktechnologie ist dies derzeit auch der beliebteste Weg. Der Vorteil gegenüber anderen Branchentechnologien liegt in der breiteren Materialbibliothek. Der Unterschied zwischen DMLS und DMLM ist sehr vage. Die Pulverpartikel des ersteren werden gesintert und die Pulverpartikel des letzteren werden geschmolzen. Tatsächlich dient es aber hauptsächlich der Unterscheidung von Patenten.

Diese Technologie verwendet pulverförmige Metallmaterialien, um Objekte herzustellen. Es verwendet leistungsstarke Kohlendioxidlaser, die auf feine Metallpulver gestrahlt werden. Wenn der Laser die geometrische Struktur des zu bildenden Objekts nachzeichnet, verschmelzen die Partikel auf der Laserlinie mit benachbarten Partikeln. Der Prozess des Lasertrackings der Geometrie der gesamten Schicht wird fortgesetzt, bis alle Punkte abgedeckt sind. Nachdem die erste Schicht gedruckt wurde, bewegt sich die Schablone nach unten und die zweite Schicht wird über der ersten Schicht gedruckt. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis alle Schichten gedruckt sind.

BMD-Patent (BoundMetal Deposition)

Dies ist eine von DesktopMetal entwickelte Technologie, die auf dem 3D-Druck von Polymermaterialien basiert. Die Technologie verwendet Metallpulverstäbe in Kombination mit Wachs- und Polymerbindemitteln. Diese Metallstäbe werden als Rohstoffe für das Drucksystem verwendet. Das Druckverfahren ähnelt dem 3D-Drucker der Materialextrusion, bei dem die Metallstäbe entsprechend der geometrischen Struktur der Teile Schicht für Schicht erhitzt und auf die Bauplattform extrudiert werden. Die erzeugten 3D-gedruckten Objekte befinden sich noch im gemischten Zustand und die endgültigen Ganzmetallteile werden nach dem Sintern erhalten.

Selektives Laserschmelzen (SLM) und Elektronenstrahlschmelzen (EBM)

Selektives Laserschmelzen (SLM) und Elektronenstrahlschmelzen (EBM) sind ähnliche Arten der 3D-Drucktechnologie für Pulverbettbeschichtungen von Metall, daher sind sie der DMLS-Technologie sehr ähnlich. Der Unterschied zwischen SLM und DMLS ist die Temperatur. Beim SLM werden die Partikel eher geschmolzen als gesintert. Aus diesem Grund ist die SLM-Technologie ein sehr energieintensiver Prozess. Das Schmelzen verursacht auch Stress im Endprodukt. Die von SLM gedruckten Objekte sind jedoch dichter und stärker als DMLS. Der Unterschied zwischen EBM und EBM besteht darin, dass die Wärmequelle einen Elektronenstrahl verwendet, um die Partikel zu schmelzen, anstatt sie mit einem Laser zu schmelzen. SLM hat ein breiteres Anwendungsspektrum, während Größe und Form von EBM-Werkstücken oft durch die Vakuumkammer begrenzt sind.

Metal Jet Fusion (MetalJetFusion)

Das von HP entwickelte neue Verfahren umfasst vier Schritte: das Ablegen des Formpulvers, das Aufsprühen des Schmelzhilfsmittels, das Aufsprühen des Refiners und das Aufbringen von Energie in den Formbereich zum Aufschmelzen des Pulvers. Seine Eigenschaften und Vorteile umfassen: „Flussmittel“ wird auf das gedruckte Teil (dh den Querschnitt des gedruckten Objekts) gesprüht, das verwendet wird, um das Pulvermaterial vollständig zu schmelzen; „Läuterungsmittel“ wird auf den äußeren Rand des Druckbereichs gesprüht, um eine wärmeisolierende Wirkung zu erzielen.

Auf diese Weise kann nicht nur sichergestellt werden, dass das unbedruckte Pulver locker bleibt, und die Wiederverwendungsrate des Pulvers (80%, während die Nutzungsrate von gewöhnlichem SLS etwa 50% beträgt) verbessern, sondern auch sicherstellen, dass die Oberfläche des bedruckten Schicht ist glatt und verbessert die Druckqualität. Richtigkeit.

Arc Additive Manufacturing (WAAM)

Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) ist eine einzigartige Metall-3D-Drucktechnologie, die ein großes Potenzial für groß angelegte 3D-Druckanwendungen in einer Vielzahl von Branchen gezeigt hat. Es ist eine Variante der 3D-Drucktechnologie mit direkter Energieabscheidung, verwendet jedoch ein Lichtbogenschweißverfahren, um den Draht zu schmelzen.

Im Gegensatz zu anderen Metall-AM-Verfahren verwendet WAAM einen Lichtbogen als Wärmequelle. Der geschmolzene Metalldraht wird zu kleinen Kügelchen oder flüssigem Metall gequetscht, und benachbarte Kügelchen werden miteinander verschmolzen, um eine Metallschicht zu bilden. Dieser Vorgang wird für die gesamte Ebene und alle nachfolgenden Ebenen wiederholt, bis das gesamte Objekt 3D-gedruckt ist.

Gerichtete Energiedeposition (DED)

DED bedeutet wörtlich übersetzt „Directed Energy Deposition Technology“, bei der Metallpulver oder -draht als Rohmaterial verwendet, das Material in die Düse gedrückt, mit Laser- oder Elektronenstrahl (EBAM) in der Düse erhitzt und dann nacheinander auf der Bauplattform abgeschieden werden kann. Der gesamte Prozess wird unter einer inerten Atmosphäre durchgeführt, um das Material vor unnötiger Oxidation zu schützen.

Es ist erwähnenswert, dass es viele Varianten von DED gibt, wie z. B. Laser, Elektronenstrahl, schnelle Plasmaabscheidung (mit Plasmalichtbogen) und additive Fertigung mit Drahtlichtbogen (mit Lichtbogen), jede mit ihren eigenen Vorteilen.

Ultraschall Additive Fertigung (UAM)

Ultrasonic Additive Manufacturing (UAM) gehört zur Kategorie der Plattenlaminierung der 3D-Drucktechnologie. Bei dieser Metall-3D-Drucktechnologie werden Metallplatten durch Ultraschallschweißen miteinander verbunden. Da diese Technologie kein Schmelzen beinhaltet, behält das durch diese Technologie gebildete Produkt sowohl Dichte als auch Festigkeit bei. Nach dem Schweißen benötigen die Teile keine zusätzlichen Bearbeitungs- oder Abtragsschritte.

In der UAM-Technologie können unterschiedliche Metalle wie Aluminium, Kupfer, Edelstahl und Titan miteinander verbunden werden, was die Festigkeitsanforderungen der Teile flexibler macht.

Patentierte Solid-State-Kunststoff-Drucktechnologie (MELD)

MELD ist von Aeroprobe patentiert und wird jetzt von der MELD Manufacturing Company gehalten. Es handelt sich um einen einzigartigen additiven Fertigungsprozess aus massivem Metall, bei dem das Metall nicht sintert oder schmilzt. Das Metall wird durch eine Kombination aus hoher Kraft und Reibung erhitzt, bis das erhitzte Metall frei zu fließen beginnt. Dann werden die frei fließenden Metalle zusammen „geschmolzen“. Das geschmolzene Metall verhält sich wie eine viskose Flüssigkeit, ist aber keine Flüssigkeit. In diesem speziellen plastischen Zustand ist das Metall noch fest. Dies bedeutet, dass Sie in einem Schritt Produkte herstellen können, die der traditionellen subtraktiven Verarbeitung entsprechen oder sogar noch besser sind.

MELD ist nicht nur eine additive Fertigungstechnologie für Metalle. Es kann Komponentenreparaturen, Metallverbindungen, kundenspezifische Metalllegierungs- und Metallmatrix-Verbundrohlinge, Teilefertigung und Beschichtungsanwendungen anbieten.

Kaltspray

Beim additiven Kaltspritzverfahren werden die pulverförmigen Metallpartikel mit Überschall-Gasstrahlen beschleunigt. Diese hohe Geschwindigkeit plastifiziert das pulverförmige Material beim Aufprall und bildet eine feste Verbindung mit dem Substrat. Die Substratschicht kann eine Bauplattform für das Drucken von Grund auf sein, oder sie kann eine vorhandene Komponente sein, die Materialien ablagert, um neue Komponenten zu bauen oder vorhandene Komponenten zu reparieren.

Gesteuert wird dieser Prozess mit Hilfe von Industrierobotern, die präzise Bewegungen ausführen können, um komplexe Formen zu erzeugen. Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren ist die Kaltspritztechnologie schneller.

Patentierte JoulePrinting-Technologie

Joule-Druck ist eine Multimaterial-Metalladditivtechnologie, die von Digital Alloys in den USA entwickelt wurde. Es verwendet Metalldraht als Basismaterial anstelle des teuren Pulvers, das im Vergleichssystem verwendet wird. Es kann mit jedem Metalldraht arbeiten. Diese Technologie ist grundsätzlich ein einfaches und schnelles Verfahren zum Schmelzen von Metalldrähten in nützliche Formen.

Wasserbasierter Metalldruck

Diese Technologie wurde von der kanadischen Firma Rapidia entwickelt. Wie der Name schon sagt, verwendet es wasserbasierte Metallpaste anstelle von üblichen Harzmaterialien. Das Wasser verdunstet während des Druckvorgangs, spart Zeit und erfordert keine Entfettungsmaschine oder Lösungsmittel. Dies beschleunigt nicht nur den Herstellungsprozess, sondern vereinfacht auch den Prozess und macht Chemikalien überflüssig.

Kalte Metallschmelze

Diese Technologie wurde von Headmade Materials, Deutschland, entwickelt und der Druckprozess wird bei 80°C durchgeführt, was im Wesentlichen dem SLS-Druckverfahren entspricht. Daher benötigen die fertigen Teile tatsächlich noch nachfolgende Entfettungs- und Sinterbehandlungen.

Atomare Diffusion (ADAM)

Diese Technologie wurde von der amerikanischen Firma Markforged entwickelt, ausgehend von Metallpulvern, die mit Kunststoffen kombiniert wurden, um eine 3D-Form zu bilden, eine Schicht nach der anderen. Nach dem Drucken werden die Teile in einer Entfettungslösung gereinigt und in einem Ofen gesintert. Die Präzision und Festigkeit der Teile sind sehr hoch. Unter ihnen ist der Prozess des Abbrennens des Kunststoffbindemittels und des Verteilens des Metallpulvers entscheidend.

Zusammenfassung

Der Hauptinhalt dieses Artikels stammt aus der Zusammenfassung des Manufacture3D-Journals, und der Übersetzer hat einige Ergänzungen und Anpassungen vorgenommen. Wie der Redakteur sagte, wagt der Artikel nicht zu sagen, dass er umfassend ist, es muss mehr verfügbare Technologien auf dem Markt geben, natürlich gibt es mehr Technologien in der Entwicklung, die nur von einschlägigen Praktikern und Enthusiasten als Referenz verwendet werden können.

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