5 typů procesů 3D tisku kovů a jejich materiály

3D tisk kovů neboli aditivní výroba proměnil výrobu i prototypování, protože umožňuje vytvářet složité a vysoce výkonné kovové díly. Na rozdíl od tradičních metod, při nichž se materiál odebírá, vytváří 3D tisk kovů díly vrstvu po vrstvě, což umožňuje vyšší přesnost a větší konstrukční volnost. Díky mnoha různým dostupným procesům 3D tisku kovů nyní mohou firmy vyrábět kovové díly a komponenty na míru pro odvětví od letectví po automobilový průmysl. V tomto článku probereme pět běžných typů procesů 3D tisku kovů a materiály používané v každém z nich.

1. Selektivní laserové tavení (SLM)

Selektivní laserové tavení patří mezi nejoblíbenější metody 3D tisku kovů. Kovový prášek se při něm taví výkonným laserem a hotový díl tak vzniká vrstvu po vrstvě. SLM umožňuje vyrábět velmi detailní, mimořádně pevné díly s působivými mechanickými vlastnostmi.

Materiály: Pro SLM se obvykle používá celá řada kovů, mimo jiné slitiny titanu, nerezová ocel, hliník a Inconel. Tyto kovové prášky se vyznačují vynikajícím poměrem pevnosti a hmotnosti a odolností vůči vysokým teplotám, a jsou proto ideální pro letecký a automobilový průmysl.

SLM se nejlépe hodí pro 3D tisk kovů na zakázku, protože umožňuje vyrábět složité geometrie, jejichž dosažení by konvenčními výrobními technikami bylo příliš obtížné, nebo dokonce nemožné. Pokud tedy potřebujete specifické díly, je SLM atraktivním řešením, protože minimalizuje náklady na nástroje a zkracuje dobu uvedení výrobků na trh.

2. Tavení elektronovým paprskem (EBM)

EBM neboli tavení elektronovým paprskem je metoda tavení v práškovém loži podobná SLM, při níž se kovový prášek místo laserem taví elektronovým paprskem. Tento proces se uplatňuje hlavně při výrobě dílů pro letecký průmysl, zdravotnictví a obranný průmysl, protože umožňuje vyrábět husté a vysoce výkonné díly.

Materiály: EBM se obvykle používá pro slitiny titanu, jako je Ti-6Al-4V, které jsou oblíbené pro svou pevnost, nízkou hmotnost a biokompatibilitu. Může být proto zvlášť užitečné při obrábění na zakázku dílů, u nichž je titan zapotřebí kvůli jeho zvláštním vlastnostem. Díly vyrobené elektronovým paprskem mají vysokou hustotu a neobsahují oxidaci, což díky práci vysokoenergetického elektronového paprsku ve vakuu zvyšuje jejich pevnost. Další výhodou výroby metodou EBM je nižší zbytkové napětí, které je v těžkém průmyslu zásadní.

3. Depozice řízenou energií (DED)

Kovový držák ve tvaru Y, 3D tisk od Norck

Pojem depozice řízenou energií (DED) označuje formu 3D tisku kovů, při níž se kovový výchozí materiál přetavuje na podklad pomocí soustředěného zdroje energie, jako je laser nebo elektronový paprsek. Tento proces je považován za mimořádně flexibilní, a díly je tak možné výrazně přizpůsobovat, opravovat nebo upravovat.

Materiály: Technologií DED lze zpracovávat různé materiály včetně nerezových ocelí, slitin titanu, Inconelu a slitin kobaltu a chromu. Tyto materiály se obvykle volí kvůli své odolnosti vůči korozi a teplu a kvůli svým mechanickým vlastnostem.

Kromě toho se DED často využívá pro obrábění na zakázku, protože přidává materiál na stávající komponenty při opravách nebo konstrukčních úpravách, aniž by bylo nutné díl kompletně vyrobit znovu.

4. Binder Jetting (tryskání pojiva)

Binder Jetting je proces 3D tisku kovů, při kterém se na kovový prášek selektivně nanáší tekuté pojivo, a vzniká tak díl. Po vytištění celého dílu se díl vloží do pece ke slinování, aby se kovové částice spojily v pevnou strukturu. Obvykle se používá pro malé až středně velké série.

Materiály: Mezi nejběžnější materiály pro binder jetting patří nerezová ocel, měď a nástrojová ocel; volbu materiálu velmi často určuje potřeba méně namáhaných, ale pevných a odolných komponent při vysokém zatížení.

Jednou z výhod binder jettingu při využití ve službách 3D tisku kovů je například možnost tisknout díly se složitou geometrií. Díky tomu se firmy nemusejí zatěžovat složitým zajišťováním dílů na zakázku pro malé série prototypů nebo malé výrobní objemy.

5. Extruze kovů (Fused Deposition Modeling pro kovy)

Extruze kovů neboli kovové FDM (Fused Deposition Modeling) funguje stejně jako běžné FDM pro plasty, jen se místo termoplastových filamentů používají kovové. Tyto filamenty jsou směsí kovových prášků a pojiv a vytlačují se vyhřívanou tryskou vrstvu po vrstvě, až vznikne požadovaný díl.

Materiály: Extruzi kovů lze provádět s různými materiály, jako je nerezová ocel, bronz a hliník. Materiály často představují kompromis mezi požadavky na díl (pevnost, tažnost a cena). Tato metoda se běžně využívá pro 3D tisk kovů na zakázku v malých sériích nebo pro díly určené k dalšímu dokončování. Extruze kovů umožňuje i výrobu ve velkém měřítku, takže je flexibilní volbou pro firmy, které nabízejí služby 3D tisku kovů.

Závěr

Procesy SLM, EBM, DED, Binder Jetting a extruze kovů zpracovávají kovy pro 3D aplikace a každý z nich má své jedinečné výhody s ohledem na vlastnosti materiálu, složitost dílů a konečné použití. Chcete-li vyrábět obráběné díly na zakázku pro letecký či automobilový průmysl nebo zdravotnictví, ukazuje se, že dnes lze pomocí 3D tisku kovů dosáhnout flexibility a vysoké přesnosti, jaké se od moderní výroby očekávají. Kontaktujte nás a společně najdeme vhodnou metodu 3D tisku a materiál pro výrobu vysoce výkonných dílů pro vaše konkrétní aplikace.