14.00

Normal
0
false

false
false
false

RU
X-NONE
X-NONE

Медь - это повсеместно распространенный металл, известный своими проводящими свойствами. Но знаете ли вы, что можете распечатать его в 3D? Изучите эту статью, чтобы узнать больше.

Что это?

Даже монеты могут быть напечатаны в 3D (но они не являются законным платежным средством). (Источник: i.materialise.com )

Несмотря на то, что печать металлических изделий в целом все еще довольно сложна в домашних условиях. Тем не менее, за последние несколько лет были достигнуты значительные успехи в профессиональной металлической печати. Сейчас это обычное дело в некоторых отраслях, например, в автомобильной промышленности.

Метод 1: Печать FDM

Этот медный блок двигателя Filamet был напечатан на стандартном принтере FDM. (Источник: hackaday.com)

С точки зрения печати методом наплавленного осаждения (FDM), единственным реальным вариантом является использование медной нити. Многие пытаются ее производить, но только одна компания The Virtual Foundry достигает 90% металла в своих гибридных нитях PLA. Идея, лежащая в основе нити, состоит в том, что после того, как объект был напечатан, его можно обжечь в печи для спекания, чтобы получить на 100% медный состав.

Конечно, один из больших недостатков этого метода заключается в том, что потеря связующего PLA приводит к усадке детали на 15-20%. Тем не менее, большинство деталей можно отрегулировать перед печатью. 

После обжига материала в печи он сохраняет все свойства меди, в т.ч. высокую электропроводность.

Конечно, такая нить не обходится дешево. Один килограмм стоит 121 доллар, и из-за гораздо более высокой плотности меди вы получаете намного меньше нити, чем вы ожидаете, чем если бы это был 100% PLA.

В отличие от обычного PLA, Filamet необходимо предварительно нагреть и повесить на держатель катушки с низким коэффициентом трения, чтобы предотвратить разрыв нити во время печати. Кроме того, Virtual Foundry рекомендует сначала печатать медленно (менее 30 мм / с).

С точки зрения производительности, нить позволяет печатать слои толщиной до 100 микрон.

Метод 2: прямое металлическое лазерное спекание (DMLS)

Детали изготовлены с использованием DMLS. (Источник: proto3000.com)

DMLS - это процесс с участием лазера, который сплавляет металлический порошок в полнофункциональную трехмерную деталь. Порошок осаждается, и изделие строится слой за слоем. После завершения построения детали, избыток порошка должен быть удален с помощью сжатого воздуха в закрытой камере.

Этот процесс довольно грязный и требует инструментов, аналогичных тем, которые будут использоваться для пескоструйной системы. Также следует принимать во внимание вопросы здоровья, поскольку дышать мелкими металлическими частицами опасно.

Покупка собственной машины DMLS для большинства людей невозможна, поскольку стоимость этих машин обычно превышает 100 000 долларов. Тем не менее, различные компании 3D-печати могут печатать Ваши детали по требованию. Несмотря на эту низкую доступность, DMLS имеет много применений, в зависимости от используемого типа металла. Например, НАСА исследует DMLS для производства печатных частей ракеты.

Цена: зависит от сложности детали и количества используемого металла, но в целом более 1000 долларов за килограмм.

Доступность. Доступность технологии DMLS, по сути, равна нулю для человека, который хочет приобрести собственный аппарат, но возможно, что служба 3D-печати распечатает вашу деталь для вас.

Производительность: толщина слоя составляет около 38 микрон, а готовая металлическая деталь имеет те же свойства (проводимость, плотность и т. д.), что и литая металлическая деталь.

Метод 3: литье по выплавляемым моделям

Литье металлической детали. (Источник: 3D системы)

Литье воска

Литье по выплавляемым моделям - это процесс, с помощью которого исходный объект, созданный в воске, можно превратить в форму, чтобы создать деталь из другого материала (обычно металла). Шаги для достижения этой цели следующие:

1.                  Создайте объект в воске.

2.                  Залейте гипс вокруг восковой детали, чтобы создать гипсовую форму.

3.                  Поместите гипсовую форму в печь, чтобы выжечь воск из внутренней части формы.

4.                  Вылейте расплавленный металл в гипсовую форму, чтобы создать отлитый предмет.

5.                  Очистите деталь от гипсовой формы.

Следует отметить, что этот процесс литья по выплавляемым моделям приводит к потере мелких деталей и к тому, что готовая деталь меньше, чем исходная отлитая по воску. Следовательно, не следует ожидать точных размеров по сравнению с исходной деталью без тщательного учета усадки материалов.

PLA Casting

В том же духе осуществляется литье по выплавляемым моделям с помощью 3D-печати, но это более быстрый процесс. Необходимо выполнить несколько простых шагов.

1.       3D печать объекта в PLA. Во время процесса проектирования каналы доступа могут быть сконструированы в детали, чтобы упростить заливку меди в форму после ее создания. 

2.                  Создать гипсовую форму вокруг 3D-печатного объекта.

3.                  Выжечь PLA изнутри формы. 

4.                  Вылить расплавленный металл в пустую гипсовую форму, чтобы создать отлитый предмет.

5.                  Очистить готовую деталь.

С точки зрения стоимости, печать объекта будет не более нескольких долларов (в зависимости от размера вашего отпечатка). Цена на плавление PLA зависит от того, используете ли вы существующую печь или решили построить свою собственную. Печи могут стоить от 500 до нескольких тысяч долларов, в зависимости от желаемых размеров и тепловых характеристик. Гипс и песок можно купить менее чем за 50 долларов, в зависимости от необходимого количества.

Цена: более 600 долларов США (в качестве первоначальной инвестиции)

Доступность: для этого требуется печь и опыт кастинга.

Производительность: Технически, PLA может быть напечатан с разрешением 20 микрометров, если это необходимо, но такие особенности литья могут быть трудными.

3D-печать: вопрос выбора

3D печать медного бегемота. (Источник: pliustrys.com)

Если вы хотите печатать на металле, но не готовы купить печь или заплатить более 100 долларов за килограмм металлической нити, вы можете воспользоваться услугой 3D-печати. Вот некоторые вещи, которые следует иметь в виду, прежде чем выбрать один из способов:

·                     У вашего иделия есть мелкая детализация?

·                     Сколько вы готовы заплатить?

·                     Как быстро вы хотите сделать свое изделие?

Как правило, мелкие детали (менее 100 микрон) не могут быть надежно созданы с использованием литья по выплавляемым восковым моделям или по технологии PLA из-за ограничений метода. DMLS, с другой стороны, может создавать очень маленькие, но они стоят дороже.

Источник