طباعة معدنية ثلاثية الأبعاد
وصف قصير:
الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد هيعملية تشكيل الأجزاء عن طريق تسخين وتلبيد وصهر وتبريد مسحوق المعادن بواسطة الليزر أو مسح شعاع الإلكترون تحت سيطرة الكمبيوتر. لا تحتاج الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى قالب ، وتشكيل سريع وعالي التكلفة ومناسب للعينة وإنتاج الدُفعات الصغيرة.
تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن (3DP) نوعًا من تقنيات النماذج الأولية السريعة. إنها تقنية تعتمد على ملف النموذج الرقمي ، والتي تستخدم مسحوق المعدن أو البلاستيك ومواد لاصقة أخرى لبناء الكائنات عن طريق طباعة الطبقات. الفرق بين الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد والطباعة البلاستيكية ثلاثية الأبعاد: هذان نوعان من التقنيات. المواد الخام للطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن هي مسحوق معدني ، يتم إنتاجه وطباعته بواسطة تلبيد بدرجة حرارة عالية بالليزر. المادة المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد للبلاستيك هي مادة سائلة تُشع إلى المادة السائلة بواسطة الأشعة فوق البنفسجية ذات الأطوال الموجية المختلفة ، مما يؤدي إلى تفاعل البلمرة والمعالجة.
1. خصائص الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد
1. مزايا الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد
أ. النماذج الأولية السريعة للأجزاء
B. هذه التكنولوجيا يمكن أن تستخدم مواد مسحوق معدنية رقيقة لإنتاج أشكال معقدة لا يمكن تحقيقها بواسطة التكنولوجيا التقليدية مثل الصب والتزوير والمعالجة.
مقارنة بعمليات التصنيع التقليدية ، تتمتع الطباعة ثلاثية الأبعاد بالعديد من المزايا ، بما في ذلك:
أ . ارتفاع معدل الاستخدام الكلي للمواد ؛
ب . لا حاجة لفتح القالب ، عملية تصنيع أقل ودورة قصيرة ؛
C وقت دورة التصنيع قصير. على وجه الخصوص ، تستغرق الطباعة ثلاثية الأبعاد للأجزاء ذات الأشكال المعقدة خمس أو حتى عُشر وقت المعالجة العادية
د . يمكن تصنيع الأجزاء ذات الهيكل المعقد ، مثل قناة التدفق المطابقة الداخلية ؛
ه. تصميم مجاني وفقًا لمتطلبات الخصائص الميكانيكية دون مراعاة عملية التصنيع.
سرعة طباعتها ليست عالية ، وعادة ما تستخدم في التصنيع السريع لأجزاء الدفعة المفردة أو الصغيرة ، دون تكلفة ووقت فتح القالب. على الرغم من أن الطباعة ثلاثية الأبعاد ليست مناسبة للإنتاج الضخم ، إلا أنه يمكن استخدامها للتصنيع السريع للقوالب المختلفة للإنتاج بالجملة.
2- عيوب الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد
توفر الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن إمكانيات تصميم جديدة ، مثل دمج مكونات متعددة في عملية الإنتاج لتقليل استخدام المواد وتكاليف معالجة القوالب.
أ) . يكون انحراف أجزاء الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية أكبر بشكل عام من + / -0.10 مم ، والدقة ليست بنفس جودة الأدوات الآلية العادية.
ب) سيتم تشويه خاصية المعالجة الحرارية للطباعة ثلاثية الأبعاد للمعدن: نقطة بيع الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعدن هي أساسًا دقة عالية وشكل غريب. إذا تمت معالجة الطباعة ثلاثية الأبعاد للأجزاء الفولاذية بالحرارة ، فستفقد الأجزاء الدقة ، أو ستحتاج إلى إعادة معالجتها بواسطة أدوات الآلة
يمكن أن ينتج جزء من المعالجة التقليدية لتقليل المواد طبقة صلبة رفيعة جدًا على سطح الأجزاء. الطباعة ثلاثية الأبعاد ليست جيدة. علاوة على ذلك ، فإن تمدد وتقلص الأجزاء الفولاذية أمر خطير في عملية المعالجة. ستؤثر درجة حرارة الأجزاء وخطورتها تأثيراً خطيراً على الدقة
2. المواد المستخدمة في الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد
وهي تشمل الفولاذ المقاوم للصدأ (AISI316L) والألمنيوم والتيتانيوم و Inconel (Ti6Al4V) (625 أو 718) والفولاذ المارتنسيتي.
1). الأدوات والفولاذ martensitic
2). الفولاذ المقاوم للصدأ.
3). سبائك: سبائك مسحوق المعادن الأكثر استخدامًا لمواد الطباعة ثلاثية الأبعاد هي التيتانيوم النقي وسبائك التيتانيوم ، وسبائك الألومنيوم ، وسبائك النيكل الأساسية ، وسبائك الكوبالت والكروم ، وسبائك القاعدة النحاسية ، وما إلى ذلك.
أجزاء الطباعة النحاسية ثلاثية الأبعاد
أجزاء الطباعة الفولاذية ثلاثية الأبعاد
أجزاء الطباعة ثلاثية الأبعاد من الألومنيوم
إدراج قالب الطباعة ثلاثية الأبعاد
3. أنواع الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد
هناك خمسة أنواع من تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية: SLS و SLM و npj والعدسة و EBSM.
1). التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS)
يتكون SLS من اسطوانة مسحوق واسطوانة تشكيل. يرتفع مكبس اسطوانة المسحوق. يتم وضع المسحوق بالتساوي على أسطوانة التشكيل بواسطة مرصف المسحوق. يتحكم الكمبيوتر في مسار المسح ثنائي الأبعاد لشعاع الليزر وفقًا لنموذج شريحة النموذج الأولي. يتم تلبيد مادة المسحوق الصلب بشكل انتقائي لتشكيل طبقة من الجزء. بعد الانتهاء من طبقة واحدة ، يقوم مكبس العمل بإسقاط سماكة طبقة واحدة ، ويقوم نظام توزيع المسحوق بنشر مسحوق جديد ، ويتحكم في شعاع الليزر لمسح الطبقة الجديدة وتلبيدها. وبهذه الطريقة تتكرر الدورة طبقة تلو الأخرى حتى تتشكل الأجزاء ثلاثية الأبعاد.
2). ذوبان الليزر الانتقائي (SLM)
يتمثل المبدأ الأساسي لتقنية الصهر الانتقائي بالليزر في تصميم نموذج صلب ثلاثي الأبعاد للجزء باستخدام برنامج النمذجة ثلاثية الأبعاد مثل Pro / E و UG و CATIA على الكمبيوتر ، ثم تقسيم النموذج ثلاثي الأبعاد من خلال برنامج التقطيع ، احصل على بيانات الملف الشخصي لكل قسم ، وقم بإنشاء مسار مسح الملء من بيانات الملف الشخصي ، وسوف تتحكم المعدات في الذوبان الانتقائي لشعاع الليزر وفقًا لخطوط مسح الملء هذه ، يتم تكديس كل طبقة من مادة المسحوق المعدني تدريجياً في ثلاثة الأجزاء المعدنية الأبعاد. قبل أن يبدأ شعاع الليزر في المسح ، يدفع جهاز نشر المسحوق المسحوق المعدني إلى اللوحة الأساسية لأسطوانة التشكيل ، ثم يقوم شعاع الليزر بإذابة المسحوق على اللوحة الأساسية وفقًا لخط مسح ملء الطبقة الحالية ، ثم يقوم بمعالجة الطبقة الحالية ، ثم تنخفض أسطوانة التشكيل مسافة سماكة الطبقة ، وترتفع أسطوانة المسحوق مسافة سماكة معينة ، وينشر جهاز نشر المسحوق المسحوق المعدني على الطبقة الحالية المعالجة ، ويقوم الجهاز بضبط إدخال بيانات كفاف الطبقة التالية لـ المعالجة ، ثم معالجة طبقة تلو الأخرى حتى تتم معالجة الجزء بالكامل.
3). تشكيل المعادن بالرش النانوي (NPJ)
تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد العادية للمعادن هي استخدام الليزر لإذابة أو تلبيد جزيئات مسحوق المعادن ، بينما لا تستخدم تقنية npj شكل المسحوق ، ولكن الحالة السائلة. يتم لف هذه المعادن في أنبوب على شكل سائل ويتم إدخالها في طابعة ثلاثية الأبعاد ، والتي تستخدم "الحديد المنصهر" الذي يحتوي على جسيمات نانوية معدنية للرش في الشكل عند الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن. الميزة هي أن المعدن مطبوع بالحديد المصهور ، وسيكون النموذج بأكمله أكثر نعومة ، ويمكن استخدام رأس الطباعة بالحبر النفاث كأداة. عند الانتهاء من الطباعة ، ستتبخر حجرة البناء السائل الزائد عن طريق التسخين ، تاركة فقط الجزء المعدني
4). تشكيل الليزر بالقرب من الشبكة (العدسة)
تستخدم تقنية التشكيل القريب من الشبكة (العدسة) بالليزر مبدأ نقل الليزر والمسحوق في نفس الوقت. يتم تقطيع نموذج CAD ثلاثي الأبعاد للجزء عن طريق الكمبيوتر ، ويتم الحصول على بيانات كفاف المستوى ثنائي الأبعاد للجزء. ثم يتم تحويل هذه البيانات إلى مسار الحركة لمنضدة عمل NC. في نفس الوقت ، يتم تغذية المسحوق المعدني في منطقة تركيز الليزر بسرعة تغذية معينة ، ويتم صهرها وتصلبها بسرعة ، ومن ثم يمكن الحصول على الأجزاء القريبة من شكل الشبكة عن طريق نقاط التراص ، والخطوط والأسطح. يمكن استخدام الأجزاء المشكلة بدون أو بكمية صغيرة فقط من المعالجة. يمكن للعدسة أن تحقق التصنيع الخالي من العفن للأجزاء المعدنية وتوفر الكثير من التكاليف.
5). ذوبان شعاع الإلكترون (EBSM)
تم تطوير تقنية صهر الحزمة الإلكترونية واستخدامها لأول مرة من قبل شركة Arcam في السويد. مبدأها هو استخدام مسدس الإلكترون لإطلاق طاقة عالية الكثافة الناتجة عن شعاع الإلكترون بعد الانحراف والتركيز ، مما يجعل طبقة المسحوق المعدني الممسوحة ضوئيًا تولد درجة حرارة عالية في منطقة صغيرة محلية ، مما يؤدي إلى ذوبان الجزيئات المعدنية. المسح المستمر لشعاع الإلكترون سيجعل البرك المعدنية الصغيرة المنصهرة تذوب وتصلب بعضها البعض ، وتشكل الطبقة المعدنية الخطية والسطحية بعد التوصيل.
من بين تقنيات الطباعة المعدنية الخمسة المذكورة أعلاه ، SLS (تلبيد الليزر الانتقائي) و SLM (الصهر الانتقائي بالليزر) هي تقنيات التطبيق السائدة في طباعة المعادن.
4. تطبيق الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد
غالبًا ما يستخدم في تصنيع القوالب والتصميم الصناعي ومجالات أخرى لعمل النماذج ، ثم يتم استخدامه تدريجياً في التصنيع المباشر لبعض المنتجات ، ثم يتم استخدامه تدريجياً في التصنيع المباشر لبعض المنتجات. توجد بالفعل أجزاء مطبوعة بواسطة هذه التقنية. لهذه التكنولوجيا تطبيقات في المجوهرات والأحذية والتصميم الصناعي والهندسة المعمارية والهندسة والبناء (AEC) والسيارات والفضاء وصناعات طب الأسنان والطب والتعليم وأنظمة المعلومات الجغرافية والهندسة المدنية والأسلحة النارية وغيرها من المجالات.
تم استخدام الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد ، مع مزايا الصب المباشر ، وعدم وجود قالب ، وتصميم شخصي وهيكل معقد ، وكفاءة عالية ، واستهلاك منخفض وتكلفة منخفضة ، على نطاق واسع في تطبيقات هندسة البتروكيماويات ، والفضاء ، وتصنيع السيارات ، وقوالب الحقن ، وصب سبائك معدنية خفيفة ، العلاج الطبي ، صناعة الورق ، صناعة الطاقة ، تجهيز الأغذية ، المجوهرات ، الأزياء وغيرها من المجالات.
إنتاجية الطباعة المعدنية ليست عالية ، وعادة ما تستخدم للتصنيع السريع لأجزاء الدُفعات الفردية أو الصغيرة ، بدون تكلفة ووقت فتح القالب. على الرغم من أن الطباعة ثلاثية الأبعاد ليست مناسبة للإنتاج الضخم ، إلا أنه يمكن استخدامها للتصنيع السريع للقوالب المختلفة للإنتاج بالجملة.
1). القطاع الصناعي
في الوقت الحاضر ، تستخدم العديد من الأقسام الصناعية طابعات معدنية ثلاثية الأبعاد كآلاتها اليومية. في تصنيع النماذج الأولية وإنتاج النماذج ، يتم استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد تقريبًا. في الوقت نفسه ، يمكن استخدامه أيضًا في إنتاج بعض الأجزاء الكبيرة
تقوم الطابعة ثلاثية الأبعاد بطباعة الأجزاء ثم تجميعها. بالمقارنة مع عملية التصنيع التقليدية ، يمكن لتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد تقصير الوقت وتقليل التكلفة ، ولكن أيضًا تحقيق إنتاج أكبر.
2). المجال الطبي
تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن على نطاق واسع في المجال الطبي ، وخاصة في طب الأسنان. على عكس العمليات الجراحية الأخرى ، غالبًا ما تستخدم الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد لطباعة زراعة الأسنان. أكبر ميزة لاستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد هي التخصيص. يمكن للأطباء تصميم الغرسات وفقًا لظروف المرضى الخاصة. وبهذه الطريقة فإن عملية علاج المريض ستقلل من الألم وستكون هناك مشاكل أقل بعد العملية.
3). مجوهرات
في الوقت الحاضر ، يتحول العديد من مصنعي المجوهرات من الطباعة ثلاثية الأبعاد بالراتنج وتصنيع قوالب الشمع إلى الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية. مع التحسين المستمر لمستويات معيشة الناس ، يزداد الطلب على المجوهرات أيضًا. لم يعد الناس يحبون المجوهرات العادية في السوق ، لكنهم يريدون الحصول على مجوهرات مخصصة فريدة. لذلك ، سيكون اتجاه التطوير المستقبلي لصناعة المجوهرات هو تحقيق التخصيص بدون قالب ، ومن بينها ستلعب الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية دورًا مهمًا للغاية.
4). الفضاء
بدأت العديد من دول العالم في استخدام تقنية الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد لتحقيق تطوير الدفاع الوطني والفضاء والمجالات الأخرى. أول مصنع للطباعة ثلاثية الأبعاد لشركة GE في العالم ، تم بناؤه في إيطاليا ، هو المسؤول عن تصنيع أجزاء من المحركات النفاثة القفزة ، مما يثبت قدرة الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد.
5). السيارات
إن وقت تطبيق الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد في صناعة السيارات ليس طويلاً للغاية ، ولكنه يتمتع بإمكانيات كبيرة وتطور سريع. في الوقت الحالي ، تدرس BMW و Audi وغيرهما من مصنعي السيارات المعروفين بجدية كيفية استخدام تقنية الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد لإصلاح وضع الإنتاج
لا تقتصر الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد على الشكل المعقد للأجزاء ، حيث يتم تشكيلها بشكل مباشر ، وسريعة وفعالة ، ولا تحتاج إلى استثمار كبير للقالب ، وهو مناسب للتصنيع الحديث. سيتم تطويره وتطبيقه بسرعة الآن وفي المستقبل. إذا كانت لديك أجزاء معدنية تحتاج إلى طباعة ثلاثية الأبعاد ، فيرجى الاتصال بنا.
لا تقتصر الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد على الشكل المعقد للأجزاء ، حيث يتم تشكيلها بشكل مباشر ، وسريعة وفعالة ، ولا تحتاج إلى استثمار كبير للقالب ، وهو مناسب للتصنيع الحديث. سيتم تطويره وتطبيقه بسرعة الآن وفي المستقبل. إذا كانت لديك أجزاء معدنية تحتاج إلى طباعة ثلاثية الأبعاد ،الرجاء التواصل معنا.
