CNC3D-printer.com

CNC3D-printer.com


Статьи 3Dprinter Поиск Магазин Регистрация


Fusion Factory: 3D-печать металлических и керамических изделий филаментами




Берлинская компания Xerion разработала свою версию аддитивной системы для производства металлических и керамических деталей с использованием композитных полимер-металлических и полимер-керамических филаментов. Система состоит из 3D-принтера и оборудования для химического травления и спекания.

Fusion Factory: 3D-печать металлических и керамических изделий филаментами

Компания Xerion уже двадцать лет специализируется на разработке и производстве промышленных электрических муфельных печей. Аддитивными технологиями предприятие заинтересовалось примерно три года назад, когда стала вырисовываться идея 3D-печати металлических заготовок полимерными филаментами с высоким содержанием наполнителя из металлических порошков. Процесс уже отработан такими компаниями, как Desktop Metal и Markforged, предлагающими полные наборы оборудования для 3D-печати, химической и термической обработки.

Fusion Factory: 3D-печать металлических и керамических изделий филаментами

В сравнении с технологиями послойного порошкового синтеза, основанными на спекании или сплавлении металлопорошковых композиций (DMLS/SLM/EBM), 3D-печать филаментами выгодно отличается относительной дешевизной материалов и повышенной безопасностью, но несколько проигрывает в разрешении печати и степени усадки. После вытравливания связующего полимера и спекания детали усадка может достигать 20% (в зависимости от состава филамента), что, впрочем, можно компенсировать еще на этапе подготовки цифровой 3D-модели.

Fusion Factory: 3D-печать металлических и керамических изделий филаментами

«У 3D-печати металлических деталей филаментами есть ряд преимуществ. Во-первых, SLM-принтеры требуют использования мелкодисперсных порошков, представляющих опасность для здоровья [а в случае с пирофорными материалами еще и опасность возгорания – прим. ред.]. С филаментами такого риска нет. Другое преимущество – в высокой безотходности: если вы зарядили один метр прутка, вы используете один метр материала. В этом смысле сырье не уходит в отходы. Конечно, бывает и так, что происходят сбои в процессе печати и выходит брак, но чисто теоретически можно обойтись без траты материалов впустую. В-третьих, этот метод позволяет печатать изделия несколькими материалами одновременно. Например, если вам нужно сделать нагреватель, можно напечатать керамическую основу, потом другим экструдером нанести на нее рисунок нагревательного элемента филаментом с металлическим порошком, а потом покрыть все это еще одним слоем керамики. Наконец, филаменты просто дешевле. Если обобщенно говорить о ценах, то килограмм филамента стоит порядка 250 евро, и цены будут снижаться по мере наращивания массового производства», – рассказывает Сиддхартх Тивари, руководитель научно-исследовательского и конструкторского отдела компании Xerion.

Fusion Factory: 3D-печать металлических и керамических изделий филаментами

Как поясняет Тивари, идея заключается в 3D-печати заготовок с помощью более-менее обычного FDM 3D-принтера, аналогичного настольным аппаратам, но с использованием специальных филаментов, содержащих высокую долю металлического или керамического порошка. Для экструзии требуются температуры порядка 150-200°C. После печати заготовка подвергается химической обработке с целью удаления полимерного связующего материала, а затем спекается при температурах в районе 1300°C.

Fusion Factory: 3D-печать металлических и керамических изделий филаментами

Система Fusion Factory, разработанная при участии сотрудников институтов Общества имени Фраунгофера и впервые продемонстрированная на выставке Formnext 2018, состоит из четырех модулей, отвечающих за 3D-печать, вытравливание, спекание и управление. Текущая версия 3D-принтера использует два экструдера, но в будущем инженеры планируют воплотить схему с четырьмя соплами. Что касается удаления связующего материала, то изначально рассматривалась выжигание, но в итоге было принято решение использовать растворители – ацетон или спиртовые растворы. Химический процесс оказался более эффективным ввиду способности растворов проникать в мелкие поры и растворять полимер глубоко внутри заготовок. В результате получается чистая, но очень хрупкая деталь, требующая термической обработки для спекания в прочное изделие с плотностью порядка 98-99%.

Fusion Factory: 3D-печать металлических и керамических изделий филаментами

Пока что разработчики ориентируются в основном на нержавеющую сталь марок 17-4 PH и 316L, наиболее широко распространенных в промышленности. Заодно рассматриваются варианты 3D-печати заготовок из керамики на основе циркония и оксида алюминия. В течение года планируется добавить в перечень медь для тех, кто заинтересован в быстром прототипировании электроники.

Fusion Factory: 3D-печать металлических и керамических изделий филаментами

Тивари считает, что помимо изготовления прототипов и кастомизированных деталей технология может найти применение в экстренном производстве запасных частей: «Если у вас на предприятии стоит Fusion Factory, вы сможете заменить сломанную деталь за пару дней. На заказ и доставку новой детали от производителя может уйти довольно много времени, а вы сможете избегать длительных простоев, используя временную 3D-печатную замену. Fusion Factory – это уже не прототип, это полностью готовая к эксплуатации система. Мы надеемся, что в скором времени получим первые заказы. Пока что потенциальные клиенты в основном интересуются этой технологией в целях прототипирования и научных исследований. Это очень гибкая машина, хорошо подходящая для научных учреждений, исследующих возможности применения аддитивных технологий, или же производителей электроники, которым нужен инструмент для создания функциональных прототипов».

Fusion Factory: 3D-печать металлических и керамических изделий филаментами

Стоимость полного комплекта оборудования оценивается в 250 тысяч евро. Дополнительная информация доступна на сайте компании Xerion по этой ссылке.

источник: 3Dtoday


Вы можете стать первым