Futuru in polvere

A cumpagnia svedese VBN Components produce i prudutti d'acciaio aduprendu tecnulugii additivi chì utilizanu polvere cù additivi, principalmente arnesi cum'è trapani è frese. A tecnulugia di stampa 3D elimina a necessità di forgiatura è di machining, riduce u cunsumu di materia prima, è furnisce l'utilizatori finali cù una scelta più larga di materiali di alta qualità.

L'offerta di cumpunenti VBN include per esempiu. Vibenite 290chì, sicondu a cumpagnia svedese, hè l'azzaru più duru in u mondu (72 HRC). U prucessu di crià Vibenite 290 hè di aumentà gradualmente a durezza di i materiali finu à. Una volta chì i pezzi desiderati sò stampati da questa materia prima, ùn hè micca necessariu un altru prucessu altru ch'è a macinazione o EDM. Nisun taglio, fresatura o perforazione necessaria. Cusì, a cumpagnia crea parti cù dimensioni finu à 200 x 200 x 380 mm, a geometria di quale ùn pò micca esse prodotta cù altre tecnulugia di fabricazione.

L'acciaio ùn hè micca sempre necessariu. Un squadra di ricerca di HRL Laboratories hà sviluppatu una soluzione di stampa 3D. leghe d'aluminiu cun alta forza. Hè chjamatu metudu nanofunzionale. Simply put, a nova tecnica cunsiste in l'applicazione di polveri nanofunzionali spiciali à una stampante 3D, chì sò dopu "sinterizzati" cù un laser sottili strati, chì porta à a crescita di un oggettu tridimensionale. Durante a fusione è a solidificazione, e strutture resultanti ùn sò micca distrutte è conservanu a so forza sana per via di e nanoparticule chì facenu cum'è centri di nucleazione per a microstruttura prevista di l'alia.

Alliati d'alta resistenza, cum'è l'aluminiu, sò largamente usati in l'industria pisanti, a tecnulugia di l'aviazione (per esempiu, fuselage) è e parti di l'automobile. A nova tecnulugia di nanofunctionalization li dà micca solu una forza alta, ma ancu una varietà di forme è dimensioni.

Addizione invece di sottrazione

In i metudi tradiziunali di travagliu di i metalli, i rifiuti sò eliminati da a machining. U prucessu additivu travaglia in u reverse - hè custituitu di applicà è aghjunghje strati successivi di una piccula quantità di materiale, creendu parti XNUMXD di quasi ogni forma basatu nantu à un mudellu digitale.

Ancu s'è sta tecnica hè digià largamente usata per u prototipu è u casting di mudelli, u so usu direttamente in a produzzione di merchenzie o dispusitivi destinati à u mercatu hè statu difficiule per via di a bassa efficienza è di e proprietà di materiale insatisfactori. Tuttavia, sta situazione hè cambiata gradualmente grazia à u travagliu di circadori in parechji centri di u mondu.

Per mezu di una sperimentazione meticulosa, e duie tecnulugia principali di stampa XNUMXD sò state migliurate: depositu laser di metallu (LMD) i fusione laser selettiva (ULM). A tecnulugia laser permette di creà accurati dettagli è ottene una bona qualità di a superficia, chì ùn hè micca pussibule cù a stampa di fasciu elettroni 50D (EBM). In SLM, a punta di u fasciu laser hè diretta nantu à a polvera di u materiale, saldendu in u locu secondu un mudellu datu cù una precisione di 250 à 3 microns. A so volta, LMD usa un laser per processà a polvera per creà strutture XNUMXD autosuportanti.

Questi metudi anu dimustratu assai promettenti per a creazione di parti di l'aeronautica. è, in particulare, depositu laser di metallu allarga e pussibulità di disignu di cumpunenti aerospaziale. Puderanu esse fatti di materiali cù strutture internu cumplessi è gradienti micca pussibule in u passatu. Inoltre, e duie tecnulugii laser permettenu di creà prudutti di geometria cumplessa è uttene funziunalità estesa di i prudutti da una larga gamma di leghe.

Settembre scorsu, Airbus hà annunziatu chì avia equipatu a so pruduzzione A350 XWB cù stampa additiva. bracket di titaniu, fabbricatu da Arconic. Questu ùn hè micca a fine, perchè u cuntrattu di Arconic cù Airbus prevede a stampa 3D da a polvera di titaniu-nichel. parti di u corpu i sistema di propulsione. Tuttavia, deve esse nutatu chì Arconic ùn usa micca a tecnulugia laser, ma a so propria versione mejorata di l'arcu elettronicu EBM.

Unu di i tappe in u sviluppu di tecnulugii additivi in ​​u travagliu di i metalli hè prubabilmente u primu prototipu presentatu à a sede di u Gruppu Olandese Damen Shipyards in a caduta di u 2017. l'hélice di navi lega di metallu chjamatu dopu VAAMpeller. Dopu à e teste appropritate, a maiò parte di i quali anu digià fattu, u mudellu hà a pussibilità di esse appruvata per l'usu à bordu di navi.

Siccomu u futuru di a tecnulugia di u metalworking si trova in polveri d'acciaio inox o cumpunenti di lega, vale a pena cunnosce i principali attori in stu mercatu. Sicondu u "Rapportu di u Mercatu di Pulveru di Metallu di Manufacturing Additive" publicatu in Novembre 2017, i pruduttori più impurtanti di polveri metalliche di stampa 3D sò: GKN, Hitachi Chemical, Rio Tinto, ATI Powder Metals, Praxair, Arconic, Sandvik AB, Renishaw, Höganäs AB. , Metaldyne Performance Group, BÖHLER Edelstahl, Carpenter Technology Corporation, Aubert & Duval.

Impression d'hélice WAAMpeller

Fase liquida

I tecnulugii di l'additivi di metalli più cunnisciuti attualmente si basanu nantu à l'usu di polveri (hè cusì chì a vibenite sopra citata hè creata) "sinterizzata" è laser-fused à l'alte temperature necessarie per u materiale di partenza. Tuttavia, novi cuncetti sò emergenti. I ricercatori di u Laboratoriu di Ingegneria Criobiomedica di l'Academia Cinese di Scienze in Pechino anu sviluppatu un metudu Stampa 3D cù "inchiostro", custituitu da un alliatu metallicu cù un puntu di fusione ligeramente sopra a temperatura di l'ambienti. In un studiu publicatu in a rivista Science China Technological Sciences, i circadori Liu Jing è Wang Lei dimustranu una tecnica per a stampa in fase liquida di alliages basati in galiu, bismutu o indiu cù l'aghjunzione di nanoparticuli.

Paragunatu à i metudi tradiziunali di prototipu di metalli, a stampa 3D in fase liquida hà parechji vantaghji impurtanti. Prima, un ritmu relativamente altu di fabricazione di strutture tridimensionali pò esse rializatu. Inoltre, quì pudete aghjustà più flexiblemente a temperatura è u flussu di u coolant. Inoltre, u metale conduttivu liquidu pò esse usatu in cumminazione cù materiali non metallichi (cum'è plastica), chì aumenta e pussibulità di cuncepimentu per cumpunenti cumplessi.

I scientisti di l'Università Americana di u Nordu-Ovest anu ancu sviluppatu una nova tecnica di stampa 3D di metallu chì hè più economica è menu cumplessa di quella cunnisciuta prima. Invece di polvere di metallu, laser o fasci di elettroni, usa fornu cunvinziunali i materiale liquidu. Inoltre, u metudu travaglia bè per una larga varietà di metalli, ligami, composti è ossidi. Questu hè simile à u sigillu di ughjettu chì sapemu cù plastica. "Ink" hè custituitu da un polveru di metallu dissolutu in una sustanza speciale cù l'aghjunzione di un elastomeru. À u mumentu di l'applicazione, hè à a temperatura di l'ambienti. Dopu questu, a capa di materiale appiicata da a bocca hè sinterizzata cù i strati previ à una temperatura elevata creata in u fornu. A tecnica hè descritta in a rivista specializata Advanced Functional Materials.

Metudu di stampa in fase di metallu liquidu cinese

In u 2016, i circadori di Harvard anu introduttu un altru metudu chì pò creà strutture metalliche XNUMXD. stampatu "in l'aria". L'Università di Harvard hà criatu una stampante 3D chì, à u cuntrariu di l'altri, ùn crea micca l'uggetti strati per strati, ma crea strutture cumplessi "in l'aria" - da u metallu congelatu istantaneamente. U dispusitivu, sviluppatu à a Scola John A. Paulson di Ingegneria è Scienze Applicate, stampa l'ogetti cù nanoparticule d'argentu. U laser focalizatu riscalda u materiale è u fusione, creendu diverse strutture cum'è una helix.

A dumanda di u mercatu per i prudutti di cunsumatori stampati in 3D d'alta precisione cum'è implanti medichi è parti di mutori di l'aeronautica cresce rapidamente. È perchè e dati di u produttu pò esse spartutu cù l'altri, l'imprese in u mondu, s'ellu anu accessu à u polu di metallu è l'impresora 3D ghjustu, ponu travaglià per riduce i costi di logistica è d'inventariu. Comu sapete, e tecnulugii descritte facilitanu assai a fabricazione di parti metalliche di geometria cumplessa, davanti à e tecnulugia di produzzione tradiziunale. U sviluppu di l'applicazioni specializate hè prubabile di purtà à i prezzi più bassi è l'apertura à l'usu di a stampa 3D ancu in l'applicazioni cunvinziunali.

L'acciaio svedese più duru - per a stampa 3D:

L'azzaru più duru in u mondu - fattu in Uppsala, Svezia

Film d'aluminiu per a stampa: 

Avanzata in a metallurgia: stampa 3D di aluminiu d'alta resistenza