Печать металлических деталей на 3D принтере методом DMLS

На днях американская компания Optomec являющаяся лидером по производству 3D принтеров для печати металлических деталей опубликовала финансовый отчёт за первое полугодие 2013 года. Компания сообщила о рекордном уровне роста продаж, который по сравнению с тем же периодом за прошлый год составил 100%, 45% из которого приходится на DMLS. Этот факт безусловно свидетельствует о возрастающим доверии к технологии  3D печати металлических деталей.

LENS 450

3D печать металлов на сегодняшний день и благодаря инновационным решениям сотрудников компании Optomec уже не является технологией штучного изготовления прототипов в лабораторных условиях, сейчас уже есть успешно реализованные проекты массового производства и запущено в эксплуатацию оборудование способное производить до двух миллионов деталей в год. Конечно, это не стальные фланцы для строительных металлоконструкций, а всего лишь антенны для мобильных телефонов. Но только вдумайтесь в эту цифру, учитывая то, что всего пару лет назад это являлась фантастикой, на мой взгляд, это большой технологический прорыв отрасли.
Летом этого года, Optomec запустил конвейерное производство бюджетных 3D принтеров металлических деталей, модель, которая была названа LENS 450. Эта модель имеет рабочую зону 100 мм³. LENS 450 может обрабатывать широкий спектр материалов: нержавеющие стали, жаропрочные сплавы, титан, никели и др. Оптоволоконный лазер мощностью всего 400W способен обеспечить осаждение металлов до 80 г/ч. Линейное разрешение 0,025 мм при точности позиционирования 0,25мм, что обеспечивает высокую точность изготовления деталей. Габаритные размеры LENS 450 -  1000Х1000Х1500 мм. Варианты применения этого оборудования самые различные от авиамодельных клубов до серьёзных коммерческих машиностроительных предприятий ориентированных на аэрокосмическую промышленность.
LENS 450 может быть также использован для создания композиционных материалов обеспечивая качественное напыление металлов на неметаллические поверхности.
Цена LENS 450 достаточно высокая, чуть менее 300 000 $, но это существенно ниже, чем старший брат  - LENS 850R  который продаётся за  1 100 000 $. 

Процесс изготовления детали начинается с создания CAD модели. В тех случаях, когда недостаточно виртуального 3D прототипа и требуется физический прототип, но нет возможности быстрого изготовления металлической детали стандартным способом, технологические решения Optomec подходят как нельзя лучше.  Так называемая технология 3D печати металлических изделий является нечем иным как процессом спекания порошка металла под лазерным лучом в инертной среде аргона. Металлическая деталь строится слой за слоем непосредственно из данных 3D модели. Металлические детали, изготовленные  методом DMLS (Direct Metal Laser Sintering – направленное спекание металла лазерным лучом) обладают механическими свойствами эквивалентными кованым деталям. Металлический порошок расплавляется, полностью слой за слоям, приобретая форму тела с плотной однородной структурой.  Уникальная геометрическая свобода DMLS позволяет создавать детали с закрытыми полостями, что крайне затруднительно либо вообще невозможно получить другими методами изготовления.

Детали изготовленные на ЗD принтере методом DMLS

Одним из важнейших преимуществ технологии ЗD печати металлических деталей методом DMLS является возможности быстрого создания прототипа детали для испытания в среде для которой деталь разрабатывается, что ранее было невозможно. Теперь инженерам, работающим в КБ обладающим этой технологией не надо ждать недели, а то и месяцы для того чтобы провести лабораторные испытания, деталь может изготавливаться прямо в лаборатории без привлечения дополнительных специалистов.

Спецификация DMLS материалов:

Материал	Характеристики	Применения
Нержавеющая сталь 17-4 (GP1)   Подробно о материале (на английском языке)	Слой 20 или 40 микрон 20-25 HRC  До термической обработки 45 HRC  После термической обработки Максимальная рабочая температура - 550 ° C	Детали, требующие высокой коррозионной стойкости Детали, требующие особо высокой прочности и пластичности
Нержавеющая сталь 15-5 (PH1)   Подробно о материале (на английском языке)	Слой 20 или 40 микрон 30-35 HRC  До термической обработки 40 HRC  После термической обработки Максимальная рабочая температура - 460 ° C	Детали, требующие высокой коррозионной стойкости Детали, требующие особо высокой прочности и пластичности
Кобальт Хром (MP1)   Подробно о материале (на английском языке)	Слой 20 или 40 микрон 40-45 HRC  Максимальная рабочая температура - 1150 ° C	Детали, требующие высоких механических свойств, работающие при высоких температурах. Повышенные требования к способности материала сопротивляться коррозии при высоких температурах. Турбины, детали для двигателей, режущие части Тонкостенные детали, требующих особо высокой прочности и жесткости
Мартенситностареющие стали (MS1) (Инструментальная сталь)   Подробно о материале (на английском языке)	Слой 40 микрон 33-37 HRC  До термической обработки 50 - 54 HRC  После термической обработки Максимальная рабочая температура - 400 ° C	Пресс-форм и вставки для литья и горячей формовки всех видов полимерных материалов с количеством серий до нескольких миллионов Пресс-формы для для легкоплавких сплавов сериями до нескольких тысяч Детали, требующие особенно высокую прочность и твердость
Титановые сплавы (Ti64)   Подробно о материале (на английском языке)	Слой 20-60микрон 41-44 HRC Максимальная рабочая температура - 350 ° C	Детали, требующие сочетание высоких механических свойств и низкий удельный вес Компоненты двигателей для аэрокосмической промышленности и авто/мото спорта
Алюминий (AlSi10mg)   Подробно о материале (на английском языке)	Слой 30 микрон 120 ± 5 HBW До термической обработки 112 ± 5 HBW После термической обработки	Детали, требующие сочетания хороших тепловых свойств с низким весом Детали двигателей внутреннего сгорания
Никелевый сплав (IN718)(Инконель)  Подробно о материале (на английском языке)	Слой 20 или 40 микрон 30 HRC  До термической обработки 47 HRC  После термической обработки Максимальная рабочая температура - 650 ° C	Детали газотурбинных двигателей Детали ракетно-космической техники Детали для химической и обрабатывающая промышленность Детали для нефтегазовой промышленности