Alle schönen Dinge basieren auf einer Idee. "Lass uns ohne Pferde reiten?", "Lass uns wie Vögel fliegen?", "Lass uns eine superschwere, vollständig wiederverwendbare Methanrakete bauen und zum Mars fliegen?" ... Die unten beschriebene Geschichte basiert ebenfalls auf einer einfachen und schönen Idee: "Ah Drucken wir großformatige Metallprodukte aus Pulver? " In der Tat, warum nicht? Wenn es eine Technologie der Schicht-für-Schicht-Laserfusion (SLM) für Produkte mit einem Durchmesser von bis zu einem halben Meter gibt, warum können Sie dann kein größeres Produkt drucken?
Das KDPV demonstriert den Prozess des direkten Laserwachstums von Produkten mit einem Durchmesser von 2 Metern von Titan. Es dauerte fünf Jahre harter Arbeit, fünf Jahre Versuch, Irrtum, Enttäuschung, alles wegzuwerfen und von vorne zu beginnen, um dieses Foto zu machen. Aber bevor wir anfangen, gehen wir zurück zum Anfang - zur Idee und versuchen zu verstehen, was es ist.
Seit dem Aufkommen der ersten 3D-Drucktechnologien aus Polymeren haben die Menschen von der Möglichkeit der Verwendung von Metallen geträumt. Die Implementierung ließ nicht lange auf sich warten - mit der Entwicklung leistungsfähiger Laser wurde es möglich, Metallpulver selektiv zu sintern, und die SLS-Technologie (Selective Laser Sintering) war geboren. Die Leistung und Qualität der Laserstrahlung wuchs, ihre Kosten sanken, und Mitte der 90er Jahre trat die technische Fähigkeit auf, Metallpulver zu einem festen Produkt zu schmelzen, und die Selective Laser Melting (SLM) -Technologie erschien. Das Wesentliche der Methode ist einfach: Wir gießen eine dünne Schicht Metallpulver ein, überziehen sie mit fokussierter Laserstrahlung, die die Pulverpartikel schmilzt, die verschmolzenen "Spuren" hinterlässt, die Bauplattform absenkt und den Vorgang wiederholt. So wird Schicht für Schicht ein Produkt der gewünschten Geometrie erstellt.
Derzeit ist dies die am meisten beherrschte, untersuchte und weit verbreitete Technologie des 3D-Drucks aus Metall. Hunderte von Geräteherstellern, Tausende von Implementierungsfällen, eine große wissenschaftliche Gemeinschaft, Zertifizierungen, Materialwissenschaften und so weiter. Aber wie sie sagen, gibt es ein Problem (und nicht nur eines) - ist es möglich, große Produkte herzustellen? Das Hauptproblem bei der Skalierung besteht darin, dass für diese Technologie ein vollständig mit Pulver gefülltes Baufeld erforderlich ist. Es ist die Größe des Feldes, die die Größe des Produkts begrenzt. Derzeit haben große SLM-Installationen eine Feldgröße von bis zu 400 x 400 x 400 mm (EOS M400) oder 500 x 280 x 365 mm (SLM500). Es gibt jedoch noch weitere, dies ist jedoch ein Thema für einen separaten Artikel. Und wenn Sie mehr wollen? Und wenn Sie eine Produktivität von nicht 100 g / h, sondern mindestens 1 kg / h wünschen, damit ein Produkt von ein paar hundert Kilogramm sechs Monate lang nicht gedruckt wird? Dann müssen Sie Ihren Ansatz ändern.
Nehmen Sie einen lasertechnologischen Kopf - ein Gerät zum Fokussieren von Laserstrahlung, wie es beispielsweise zum Laserschweißen verwendet wird, fügen Sie eine Pulverzufuhrdüse hinzu, die Pulver aus einem speziellen Feeder zuführt, und hängen Sie alles an einen Manipulator. Die Laserstrahlung wird vom Kopf auf einen Punkt von einigen Millimetern Größe fokussiert, vom Substratmetall absorbiert und Energie für die Erzeugung eines Pools aus geschmolzenem Metall aufgewendet - wie ein Schweißbad beim herkömmlichen Schweißen. Jetzt werden wir diesem Bad Metallpulver zuführen, es wird nach dem Abkühlen von der Schmelze aufgefangen und bildet eine Schweißnaht. Das Verfahren ähnelt dem konventionellen Schweißen mit einem Additiv - Lichtbogen, Gas, Laser, was auch immer.
Und jetzt werden wir die Walzen entlang einer bestimmten Flugbahn übereinander legen und aus diesen Walzen ein Produkt bilden. So einfach ist das!
Spoiler
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Die Technologie hat nicht nur mit dem Namen geklappt. Aus irgendeinem Grund entschieden sich alle Entwickler, ihren eindeutigen Namen anzugeben: Die ersten waren Optomec mit ihrer lasergestützten Netzformung, dann Irepa Laser mit ihrem Konstruktionslaser-Additiv Directe, dann die Namen Lasermetallabscheidung, direkte Metallabscheidung, direkte Metallwerkzeuge, Blown-Powder Direct Energiedeposition und viele andere. Auf Russisch macht die Terminologie noch mehr Spaß (z. B. Transparentpapier wie direkte Laserabscheidung), daher heißen wir Direct Laser Growing.
Vor fünf Jahren, als wir uns ein Video der Firma BeAM Machines auf YouTube angesehen haben, erstellen wir jetzt Geräte und Technologien für die Herstellung schöner, großer Rohlinge. Alles sieht so aus:
Und die Produkte sehen so aus:
Was ist der interessanteste Teil?
Große Werkstücke können in Stunden hergestellt werden - Tage vergehen von der Genehmigung des 3D-Modells bis zum fertigen Teil. Die Materialeigenschaften entsprechen den Mietstandards. Die Größe des Produkts ist nur durch den Mut des Kunden (und seine Gier) begrenzt. Sie können recht komplexe Produkte herstellen, obwohl die Komplexität geometrischer Formen nicht mit der Möglichkeit von SLM vergleichbar ist, sondern sich in verschiedenen Ligen befindet. Es ist möglich, Bimetall- und Gradientenprodukte herzustellen, indem verschiedene Pulver kombiniert werden. Sie können die Installation anpassen und an die Anforderungen des Produkts anpassen.
Und so ist die häufigste additive Technologie, deren Entwicklung Folgendes erfordert:
- Entwerfen Sie sechs Mal ein Technologie-Tool von Grund auf neu
- Werfen Sie ein automatisches Steuerungssystem aus und erstellen Sie es sieben Mal von Grund auf neu
- Lernen Sie, B & R-SPS zu programmieren und sich aller vorherigen Schmerzen bewusst zu sein
- Freunde dich mit dem technischen Support von Fanuka an. Hallo Vladimir Maisky!
- Versiegelte Kabinen neu erfinden
- Machen Sie technische Spionage
- Leiden Sie lange, während Sie Steuerungsprogramme erstellen, suchen Sie nach einer Lösung, finden Sie sie und fangen Sie die Euphorie ein. Hallo Alexander Ragulin!
- Dutzende Male, um zu erkennen, dass je mehr Sie Technologie betreiben, desto weniger verstehen Sie sie
- Schließlich sollten Sie Ihre eigenen Grenzen erkennen, sich damit abfinden und an die Prozesse glauben
- Sammeln Sie das beste Team und lernen Sie, Wunder zu wirken
Wenn es interessant war - schreiben Sie in die Kommentare, was Sie dem nächsten Artikel widmen sollen? Technologie? Physik des Prozesses? Eisen? Steuersystem? Erstellung von Steuerungsprogrammen? Oder einen Überblick darüber, was mit dieser Technologie auf der Welt gemacht wird und warum alle Maschinen unterschiedlich sind und welche besser ist?