3D-печать алюминия
Alcoa
Журнал Fortune cообщает, что алюминиевый гигант Alcoa инвестировал 60 миллионов долларов в создание нового производственного центра, который будет специализироваться на развитии технологии 3D-печати алюминиевых деталей и изделий для аэрокосмической и автомобильной промышленности.
Новое подразделение будет заниматься разработкой современных методов 3D-печати деталей и изделий из алюминиевых сплавов. Этот центр будет продвигать эту технологию для изготовления крупногабаритных изделий, а также создавать новые материалы – алюминиевые сплавы, которые будут лучше приспособлены для 3D-печати.
Объемы финансирования показывают важность этого инновационного направления алюминиевой промышленности – 3D-печати деталей и изделий из алюминиевых сплавов.
Что это такое: 3D-печать алюминия?
Технология 3D-печати металлов, в том числе, алюминия – более технично называется технологией прямого лазерного спекания металлов (Direct Metal Laser Sintering). Эта технология создает металлические, в том числе, алюминиевые, детали и изделия – опытные образцы (прототипы) и промышленные партии. Сущность этой технологии заключается в том, что применяемый в ней лазер выборочно послойно сплавляет мелкий металлический порошок в соответствии с 3D-чертежом изделия, выполненного с помощью программ AutoCAD, Solidworks или специальной программы под 3д-печать – программы Autodesk 3ds Max.
Для других материалов, например, пластмасс и керамики – 3D-печать выполняется другими методами, например, методом стереолитографии, струйным методом, методом экструзии.
Что дает 3D-печать для алюминиевой промышленности?
Традиционные методы изготовления деталей заключаются в удалении «лишнего» металла от заготовки для придания ей заданной геометрической формы. Эти методы обычно применяют виды механической обработки металлов – часто в виде обработки на станках с ЧПУ, как фрезеровка, сверление, строгание и т.д. Сущность технология 3D-печати металлов заключается в обратном: металл понемногу, послойно добавляется к детали. Поэтому технология 3D-печати металлических деталей имеет значительно больше возможностей по сложности их конфигурации. Кроме того, эта технология имеет возможность изготавливать не просто детали, изделия, которые состоят из нескольких деталей.
Толщина каждого слоя порошка составляет от 5 до 30 микрометров, дисперсность порошка – до 5 микрометров.
Машина для 3d-печати металлов
Схема типичной машины для 3D-печати металлов
Технология 3d-печати алюминиевой детали
Шаг 1 – Подача алюминиевого порошка.
Подающий поршень продвигается вверх на толщину одного слоя и подает порошок перед валиком.
Шаг 2 – Добавление очередного слоя порошка.
Ролик сдвигает порошок на рабочий стол.
Шаг 3 – Спекание.
Лазер спекает алюминиевый порошок
точно в пределах поперечного сечения детали,
которое соответствует этому слою.
Шаг 4 – Опускание платформы с деталью.
Платформа со спеченным алюминиевым порошком
опускается на толщину одного слоя.
Шаг 5 – Создание слоев.
Процесс повторяется, пока вся деталь слой за слоем
не будет создана лазером из спеченного алюминиевого порошка
Шаг 6 – Извлечение готовой алюминиевой детали.
Платформа с рабочим столом поднимается и
освобождает готовую деталь для ее извлечения.
Зачем печатать алюминиевые детали?
Главное преимущество технологии 3D-печати металлических деталей – технологии прямого лазерного спекания – заключается в ее способности производить детали, которые нельзя сделать обычными технологиями. С помощью этой технологии можно изготавливать детали со сложной геометрией, длинными и узкими каналами и сетчатыми металлическими конструкциями. Кроме того, по технологии лазерного спекания можно изготавливать сборочные единицы из нескольких деталей.
Порошковые алюминиевые сплавы для 3D-печати
В настоящее время сообщают, что для изготовления алюминиевых деталей методом 3D-печати применяют в основном сплавы AlSi10Mg и AlSi10Mg0,5, а также сплав AlSi9Cu3. Сплав AlSi10Mg является литейным алюминиевым сплавов, из которого обычно изготавливают отливки со сложной геометрией и тонкими стенками для аэрокосмической и автомобильной промышленности, в том числе, деталей двигателей и корпусов различных агрегатов.
Размеры алюминиевых деталей для 3D-печати
По состоянию на 2015 год производители алюминиевых деталей и изделий методом 3D-печати ограничивают размерные параметры этих деталей следующими условиями.
Максимальные размеры алюминиевых деталей
Машины для прямого лазерного спекания металлов – 3D-печати алюминиевых деталей чаще всего идут в таких основных предельных размерах рабочей платформы:
- 100 х 100х75 мм,
- 140 х 140х100 мм,
- 250 х 250х300 мм,
- 400 х 400х360 мм,
- 500 х 500х500 мм.
Минимальные размеры алюминиевых деталей
Минимальные размеры определяются условием: сумма длины, ширины и высоты детали должна быть не менее 30 мм.
Минимальная толщина алюминиевой детали для 3D-печати не должна превышать 1,0 мм. Нормальная толщина составляет 1,6 мм.