Производители каждый год выпускают новые принтеры, печатающие металлическим порошком. Как сделать правильный выбор и приобрести надежное оборудование, идеально подходящее под ваши задачи? В нашем руководстве представлена важная информация для покупателей, которая поможет принять правильное решение.
Печать металлами открывает огромные возможности для разных отраслей промышленности. С помощью 3D принтеров можно создавать детали с внутренними формами и структурами, которые невозможно изготовить традиционным способом литья. Также возможности оборудования позволяют создавать детали внутри детали, что помогает проектировать сложную сборку и увеличивает срок службы изделия.
Печать металлическими порошками помогает создавать функциональные прототипы, металлические компоненты для высокотехнологичных областей, при этом затраты на аддитивное производство сравнительно невелики по отношению к традиционным методам.
Фактически, 3D печать металлами можно использовать в любой отрасли - она позволяет значительно сократить время, бюджет, трудозатраты и количество используемых материалов.
За последние несколько лет 3D печать металлами стала намного доступнее, благодаря большому разнообразию оборудования, которое гарантирует высокую окупаемость уже с первых месяцев использования. Кроме того, производители софта расширили функционал программного обеспечения, что позволило сократить затраты на ПО и сделать печать металлами более понятной и простой.
Таким образом, сейчас настало самое лучшее время для перехода на аддитивное производство. В этой статье вы узнаете о самых надежных и инновационных устройствах для 3D печати металлами, а также о технологиях, которые лежат в их основе.
Как выбрать принтер?
Если это ваша первая покупка, рекомендуем ответить на следующие вопросы. Определив цели и задачи производства вы сможете выбрать именно тот принтер, который идеально подходит по всем параметрам.
- Какие металлы будут использоваться для печати?
- Какими свойствами должны обладать конечные детали?
- Насколько важна скорость печати и объем работы, совершаемой за один рабочий цикл?
- Нужно ли обучать сотрудников для работы с оборудованием?
- Есть ли у выбранного поставщика консультационная и техническая поддержка?
Выбираем технологию печати металлами
Существует столько технологий печати металлами, сколько есть материалов для печати. Давайте рассмотрим подробнее каждый из них.
FDM (послойное наплавление филамента)
Для этого вида печати используется специальная нить с металлическим порошком, которая наплавляется послойно. Материал разогревается и проходит через сопло, затем пластиковая составляющая удаляется при обработке, а металлический порошок остается. Недостатком этой технологии является большая усадка изделий, также пористость конечной детали. Кроме того, для работы с металлическими нитями требуются специальные закаленные сопла, так как материал имеет высокую абразивность.
Несмотря на существующие недостатки, этот способ создания изделий из металла является одним из самых недорогих, так как металлические нити можно использовать практически на любых настольных 3D принтерах.
SLM (селективное лазерное спекание металлического порошка)
Один из способов печати, при котором используются специальные металлические порошки. Это самая популярная технология печати, при которой порошок плавится под действием мощного лазера. Лазер расплавляет металл, что позволяет получить качественное изделие, отличающееся высокой прочностью. Технология SLM позволяет работать с разными видами материалов - алюминием, титаном, железом, никелем, кобальтом, а также медными сплавами и их композитами.
DMLS (прямое спекание металлического порошка)
Технология похожа на предыдущую, однако при спекании лазер воздействует на каждый слой металлического порошка. Преимущество данного способа в том, что частицы металла остаются соединенными, даже если металлический порошок нагревается недостаточно для полного расплавления. Это позволяет создавать детали без внутренних дефектов, которые возможны при традиционных способах производства.
Детали, изготовленные по технологии SLM и DMLS не требуют последующей доработки (запекания в камере), но их поверхность остается шероховатой на ощупь.
EBM (электронно-лучевая сварка в порошковом слое)
Технология похожа на SLM, однако вместо лазера для спекания слоев используется электронный луч. Этот способ обладает меньшей точностью, чем SLM, но имеет более высокую скорость работы. Технология позволяет за короткое время создавать довольно большие детали. Весь процесс печати происходит в вакууме и при постоянной высокой температуре в камере. Свойства конечной детали превосходят изделия, изготовленные методом литья.
Metal Binder Jetting
Эта технология сочетает в себе принципы SLS и струйной печати. Струйный принтер распределяет слой металлического порошка, а затем распыляет связующий полимер для создания геометрии. При этом время на печать детали значительно сокращается по сравнению с другими способами производства. Но печать не дает окончательного результата - для завершения производства требуется дополнительная обработка. Удаление порошка и связующего материала, спекание, инфильтрация и обжиг могут занимать гораздо больше времени, чем сама печать.
DED (направленное депонирование энергии)
Эта технология объединяет в себя несколько видов печати. Основной принцип работы - объединение материалов с помощью плавления по мере их осаждения. Этот сложный производственный процесс используется для ремонта и обслуживания, а не для создания новых деталей.
Давайте рассмотрим популярные в 2021 году принтеры для печати металлами, которые работают по разным технологиям.
3D принтеры для офиса
Офисные принтеры удобны тем, что для их размещения не нужно специальное помещение - большинство из них занимают очень мало места.
FDM принтеры
Некоторые производители предлагают широкий выбор оборудования, работающего по технологии FDM. Например у Anycubic, Ultimaker, MakerBot и других производителей есть модели, которые поддерживают печать металлической нитью. Для кого же подходят такие принтеры?
В первую очередь оборудование позволяет небольшим компаниям самостоятельно создавать детали из металла. На FDM принтере можно напечатать сувенирную продукцию, инструменты, функциональные детали, прототипы и даже ювелирные изделия.
Процесс изготовления при этом занимает достаточно длительное время. Печать - это всего лишь первый этап при создании изделия. Далее деталь должна быть очищена от слоя связующего пластика и помещена в печь (для этого требуется дополнительное оборудование).
Преимущества FDM принтеров
Печать по технологии послойного наплавления нити - это самый бюджетный способ перехода на производство металлических деталей для вашего бизнеса. Минимальные вложения в оборудование и доступные по цене материалы позволят приступить к печати практически сразу.
Недостатки FDM принтеров
Основной недостаток печати - невысокая точность. Даже самые лучшие 3D принтеры не могут сравниться с профессиональным оборудованием для печати металлом.
Также для доработки изделий может потребоваться дополнительное оборудование, что не всегда оправдывает затраченные средства, так как производство может быть небольшим. Эта проблема может решиться, если доверить постобработку печатных деталей сторонним организациям.
Markforged Metal X
Этот принтер имеет компактные размеры и к тому же очень прост в использовании. Принтер с областью построения 300х220х180 мм готов напечатать любую 3D модель всего за 48 часов.
Оборудование относится к технологии атомно-диффузного аддитивного производства (ADAM). Деталь формируется послойно из металлического порошка с пластиковым связующим. Полученные изделия затем освобождаются от пластика и спекаются. Такая технология печати позволяет избежать слоистости изделий, которая присуща деталям, напечатанным на FDM устройствах.
В качестве материала для печати могут использоваться разные металлические сплавы, в том числе инструментальная сталь, медь и никель-хромовые сплавы.
Стоимость принтера составляет около 160 000 долларов вместе с дополнительным оборудованием для постобработки. Из особых преимуществ можно отметить, что компания оказывает поддержку своим пользователям.
Desktop Metal Studio System 2
Эта усовершенствованная модель предыдущей версии принтера Studio System + позволила ускорить процесс печати металлом. Для последующей обработки не требуется удалять связующий материал - напечатанная деталь сразу же помещается в печь для спекания.
Вместе с принтером производитель предлагает удобное программное обеспечение Fabricate, которое значительно упрощает создание деталей из металла. ПО автоматизирует большинство операций, например масштабирует 3D модель с учетом усадки, помогает правильно расположить на печатной платформе, позволяет создать удаляемые поддержки.
Устройство позволяет печатать медью, нержавеющей сталью 316L, а также другими металлами. Стоимость всей системы вместе с камерой для спекания составляет около 110 000 долларов.
3D принтеры для производства
В нашем рейтинге принтеров представлены популярные бюджетные модели принтеров. Большинство производителей предлагают устройства в базовой комплектации, которые можно усовершенствовать в соответствии с растущими потребностями вашего производства. Все представленное оборудование подходит для изготовления нестандартных деталей и серийного производства.
Desktop Metal Shop System
Этот 3D принтер позволяет расширить масштабы вашего производства. Благодаря технологии Metal Bind Jetting скорость изготовления деталей значительно возрастает. Система доступна в разных вариантах сборки (объем печатной камеры до 12 л), поэтому может использоваться на производстве любого масштаба.
Особенность принтера - собственная технология нанесения связующего материала Desktop Metal, которая использует 70 000 форсунок для распыления за один поход. Производитель заявляет, что это помогает добиться чистоты и гладкости поверхности до 4 мкм.
Для печати подходят материалы разных производителей, в том числе неоднородные материалы, которые используются для литья под давлением.
3D Systems DMP Flex 100
Принтер в базовой комплектации от 3D Systems работает по технологии SLM. Хотя лазер мощностью 100 Вт не является самым мощным в линейке оборудования этого производителя, его мощности достаточно для работы с большинством материалов. Принтер совместим с металлическими порошками 3D Systems, в том числе с разными марками титана.
Оборудование предназначено для печати деталей с высокой степенью детализации. Принтер работает с использованием инертного газа для создания вакуума. Для работы на DMP Flex 100 требуется организация специальной системы вентиляции.
Если вы планируете расширить масштабы своего производства, у производителя есть еще 5 моделей оборудования с увеличенной камерой печати. Также 3D Systems предлагает решения для эксплуатации сразу нескольких устройств.
Trumpf TruPrint 1000
Немецкая компания Trumpf предлагает надежный принтер для производства небольших металлических деталей. Компактное оборудование имеет высокую производительность и печатает с высокой степенью детализации при минимальной высоте слоя 10 мкм.
Принтер оснащен двумя волоконными лазерами мощностью 200 Вт, что позволяет повысить производительность устройства на 80% по сравнению с аналогичным оборудованием. Система контроля порошка помогает анализировать качество каждого слоя, что позволяет гарантировать высокое качество напечатанных деталей.
Особенностью данного устройства является возможность работы с аморфными металлами. Такие материалы позволяют изготавливать детали с высокой эластичностью и устойчивостью к коррозии. При этом на принтере можно создавать детали с тонкими стенками, что позволяет сократить время производства детали и значительно удешевить производство.
В линейке производителя есть еще 7 других 3D принтеров для печати металлами. TruPrint 1000 Green Edition оснащен зеленым лазером, который позволяет печатать медью и ее сплавами. Оборудование помогает сочетать аддитивное производство с двух или трехмерной резкой и сваркой.
ExOne Innovent +
Принтер предназначен для решения исследовательских задач и выполнения опытно-конструкторских работ. Этот маленький принтер совместим с разными видами металлического порошка. Объем рабочей камеры 160х65х65 мм позволяет создавать отдельные детали или серию небольших изделий.
Принтер не подходит для производства, а направлен исключительно на исследовательскую деятельность. Технология DMLS позволяет работать с материалами разных производителей, в том числе и с бюджетными металлическими порошками.
В линейку Innovent + входят 5 устройств от самого маленького до X1 160 Pro с камерой построения 800х500х400 мм. Скорость печати принтера составляет 10000 см³, что позволяет производить достаточно большие детали.
Новинка семейства ExOne - 3D принтер Metal Designlab, созданный в партнерстве с Rapidia (компании из Канады). Это небольшое устройство имеет размеры офисного принтера и предназначено для исследований, обучения и промышленного дизайна. Для работы используется материал Hydrofuse на водной основе с металлическими и керамическими компонентами, который не требует удаления связующих компонентов перед спеканием. В пасте Hydrofuse связующий компонент на 98% заменен на воду. Устройство сочетается с новой усовершенствованной печью X1F.
Metal Jet HP
Производитель известен своими принтерами, работающими по запатентованной технологии MJF.
Metal Jet использует технологию печати, разработанную для работы с пластмассами. Печать на Metal Jet позволяет создавать детали максимально быстро без потери качества. Использование технологии струйной печати для распыления связующего материала позволяет получить детали, которые на 99% состоят из металла. Это значит, что время последующей обработки изделий сокращается. Напечатанные детали можно запекать сразу же после снятия.
Производитель рассчитывает на то, что эта технология печати изделий из металлического порошка станет популярной на производстве, так как является достаточно экономичной.
Digital Metal DM P2500
Шведский производитель Digital Metal - один из первых, который начал выпускать Принтеры, работающие по технологии струйной печати с использованием металлических мелкодисперсных порошков. Решение о запуске производства принтеров для 3D печати возникло у компании не спроста - основная деятельность Höganäs была направлена на производство металлических порошков.
Digital Metal DM P2500 - это надежный принтер для серийного производства, а также для создания прототипов и больших сложных деталей. Разрешение печатной детали может достигать 6 мкм без дополнительной обработки, в то время как другие принтеры не могут гарантировать такой результат. Такая высокая степень детализации особенно важна при изготовлении объектов с внутренними каналами и отверстиями, дальнейшая обработка которых достаточно сложна.
EOS M 100
Принтер в базовой комплектации работает по технологии DMLS (прямого лазерного спекания). Оборудование оснащено лазером мощностью 200 Вт, который легко плавит мелкодисперсные металлические порошки. Небольшое лазерное пятно позволяет печатать в высоком разрешении, что делает принтер идеальным для создания изделий со сложной геометрической формой.
M 100 оптимизирован для сокращения времени постобработки и очистки, а значит производить детали можно быстрее и эффективнее. Модульная внутренняя конструкция и отдельный бункер для порошка упрощает эксплуатацию и техническое обслуживание принтера.
Оборудование подходит для решения задач медицины, так как совместим с сертифицированными стоматологическими материалами. Несмотря на то, что EOS поддерживает работу не со всеми металлами, производитель постоянно работает над расширением ассортимента металлических порошков. Так, совсем недавно EOS выпустил никель-хромовый порошок.
Если вы ищете оборудование, способное справиться с большим производственным объемом, M 100 - отличный вариант для печати большого количества изделий. Немецкий производитель также предлагает системы, которые легко интегрируются в разные производственные среды и подходят для разных задач.
GE Acram & Concept Laser
На сегодняшний день производитель предлагает 11 принтеров для печати металлами, которые являются полноценными рабочими станциями.
Серия Acram позволяет быстро и точно создавать детали методом EBM. Оборудование Concept Laser работает по технологии селективного спекания металлического порошка, что позволяет создавать детали сложной формы. Производитель предлагает несколько вариантов оборудования с разным объемом камеры построения, в том числе самую большую в мире систему X Line 2000R.
X Line 2000R имеет область построения 800х400х500 мм и оснащен двумя лазерами мощностью 1000 Вт. Принтер предназначен для производства деталей для автомобильной и аэрокосмической промышленности.
В этом оборудовании используется технология LaserCusing, благодаря которой можно создавать детали из сплавов стали, алюминия, никеля, титана и драгоценных металлов. Интеллектуальная система позволяет минимизировать потребность в обращении с реактивными порошками со стороны оператора. Неиспользованный порошок автоматически просеивается и перерабатывается для использования в следующих циклах печати.
Renishaw RenAM 500 Q
Система Renishaw RenAM 500 Q делает ставку на максимальную производительность. Принтер оснащен 4 лазерами мощностью 500 Вт, каждый из которых имеет возможность воздействия на любой из участков внутри камеры построения. Это позволяет выполнять спекание целого слоя за более короткое время, что увеличивает производительность и снижает стоимость детали.
Встроенные автоматические системы, такие, как просеивание и возврат очищенного порошка в камеру, обеспечивают безопасность оператора и позволяют сократить время на обслуживание оборудования. Интеллектуальная система расхода газа помогает сократить объем подаваемого инертного газа и уменьшить количество вредных выбросов.
RenAM 500 Q имеет область построения 245х245х235 мм и скорость печати до 150 см³ в час в зависимости от сложности объекта и используемого материала.
Solutions SLM SLM 125
Немецкий производитель уверяет, что оборудование с лазером мощностью 400 Вт позволяет быстро выполнять работу и к тому же снижать расход материала на 80%. Принтер с областью построения 125х125х125 мм подходит для исследовательской деятельности и мелкосерийного производства.
Для работы на принтере подходят химически активные и неактивные порошки, а простая замена материала значительно облегчает процесс печати. Устройство оснащено системой контроля мощности лазера и контроля слоев, которые делают печать еще более точной.
Компания предлагает разные модели оборудования для больших и малых объемов производства. Самый большой принтер в линейке - NXG XII 600 оснащен 12 лазерами и имеет камеру 600х600х600 мм. Производитель уверяет, что это устройство является одним из самых быстрых.
Xerox ElemX
Этот принтер пока находится в стадии тестирования, но уже совсем скоро появится на рынке. В качестве материала печати принтер использует алюминиевую проволоку, которая может выдерживать суровые условия эксплуатации. Благодаря отсутствию издержек, присущих традиционным видам производства, такой принтер может занять достойную нишу в промышленности и прототипировании.
Spee3D WarpSPEE3D
Принтер австралийского производителя поражает не только своим внешним видом, но и технологиями, заключенными в огромный металлический корпус. Оборудование работает по технологии сверхзвукового 3D напыления. Принцип действия этого метода заключается в подаче металлического порошка вместе с быстрым потоком воздуха. Специальная пластина, расположенная на манипуляторе плавит порошок, который застывает слой за слоем и образует деталь. При этом для печати не требуется использование инертного газа.
Оборудование оснащено внушительной камерой построения 1000х1000х700 мм, что делает его одним из из самых больших 3D принтеров, печатающих металлом.
Компания предлагает в качестве сырья материалы собственной разработки. В линейке производителя представлены устойчивые к коррозии алюминиевые порошки для промышленности.
Velo3D Sapphire
Принтер нового поколения отличается возможностью печати деталей без поддержек. Два 1кВт лазера и большой объем камеры построения 350х350х1000 мм позволяют наладить серийное производство.
Благодаря печати без поддержек принтер отлично справляется с изготовлением деталей с плоской поверхностью. Кроме того. это помогает сократить время на постобработку изделий.
Новая выпущенная модель Sapphire XC с увеличенной областью печати может увеличить объемы производства в 5 раз и снизить стоимость изготовления одного изделия на 75%. Кроме того, производитель продолжает работать над программным обеспечением для своих устройств, и утверждает, что обновления помогут увеличить производительность оборудования на 10-15%.
Услуги 3D печати металлом
Инвестиции в принтер для печати металлом - это серьезное решение для каждого бизнеса. Перед покупкой оборудования можно воспользоваться услугой тестовой печати на выбранном принтере, чтобы убедиться в качестве готовых изделий. Вы можете заказать тестовую печать у производителя или дилера который предлагает такую услугу.
Для небольших объемов производства есть отличный вариант изготовления деталей на 3D принтере - услуга 3D печати от сторонних компаний. Передача производства на аутсорсинг позволяет не тратить бюджет на приобретение и обслуживание оборудования, а также на материалы. Кроме того, вы избежите затрат на производственный брак и другие непредвиденные ситуации.