Kể từ khi công nghệ in 3D ra đời, công nghệ in 3D dần được ứng dụng vào sản xuất các sản phẩm thực tế. Trong số đó, sự phát triển của công nghệ in 3D cho vật liệu kim loại đặc biệt nhanh chóng. Trong lĩnh vực quốc phòng, các nước phát triển ở Châu Âu và Hoa Kỳ rất coi trọng việc phát triển công nghệ in 3D kim loại và đầu tư số tiền khổng lồ vào nghiên cứu. Các bộ phận kim loại in 3D luôn là trọng tâm của nghiên cứu và ứng dụng. Nó không chỉ có thể in khuôn mẫu và xe đạp, nó còn có thể in các loại vũ khí mới chưa từng có, thậm chí có thể in các thiết bị lớn như ô tô và máy bay. Là một loại công nghệ sản xuất thông minh mới, in 3D kim loại đã cho thấy triển vọng ứng dụng rất rộng rãi và đã cho thấy động lực phát triển mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực hơn như thiết kế và sản xuất thiết bị, hỗ trợ thiết bị và hàng không vũ trụ.
1 Tổng quan về công nghệ in 3D kim loại
1.1 Khái quát cơ bản
Ý tưởng cốt lõi của công nghệ in 3D kim loại lần đầu tiên bắt nguồn từ Hoa Kỳ vào cuối thế kỷ 19, nhưng mãi đến giữa{2}}thế kỷ 19 nó mới hình thành. Năm 1986, Charles Hull người Mỹ đã phát minh ra máy in 3D đầu tiên. đất nước tôi bắt đầu nghiên cứu công nghệ in 3D vào năm 1991. Khoảng năm 2000, các quy trình này bắt đầu phát triển dần dần từ nghiên cứu trong phòng thí nghiệm sang kỹ thuật và sản xuất. Vào thời điểm đó, nó được gọi là tạo mẫu nhanh (RP), tức là mô phỏng trước khi các mẫu được phát triển. Bây giờ còn gọi là công nghệ tạo mẫu nhanh, chế tạo phụ gia. Tuy nhiên, để thuận tiện cho sự chấp nhận của công chúng, công nghệ mới này được gọi chung là in 3D. In 3D là một loại công nghệ tạo mẫu nhanh. Đây là một công nghệ dựa trên thiết kế mô hình kỹ thuật số, sử dụng các vật liệu có thể kết dính như kim loại dạng bột hoặc nhựa và xây dựng các vật thể ba chiều bằng cách in "phụ gia" theo từng lớp. In 3D kim loại đã được gọi là "suy nghĩ và công nghệ của thế kỷ trước, thị trường của thế kỷ này". Hơn nữa, đất nước của tôi gần đây đã tạo ra một bước đột phá trong ngành hàng không vũ trụ in 3D kim loại. Hàng không vũ trụ của Trung Quốc đã tạo ra một bước đột phá mới và trọng lượng của các bộ phận kim loại được in 3D đã giảm từ 3kg xuống còn 600g, giảm 80% trọng lượng.
1.2 Đặc điểm của in 3D kim loại
1) Độ chính xác cao. Hiện tại, độ chính xác của thiết bị in 3D kim loại về cơ bản có thể được kiểm soát dưới 0.05mm.
2) Chu kỳ ngắn. In 3D kim loại không yêu cầu quy trình sản xuất khuôn, giúp rút ngắn đáng kể thời gian sản xuất mô hình. Nói chung, một mô hình có thể được in trong vài giờ hoặc thậm chí hàng chục phút.
3) Nó có thể được cá nhân hóa. In 3D kim loại không có giới hạn về số lượng mẫu in, bất kể một hay nhiều mẫu đều có thể được sản xuất với cùng một chi phí.
4) Đa dạng về chất liệu. Một hệ thống in 3D kim loại thường có thể nhận ra việc in các vật liệu khác nhau và sự đa dạng của vật liệu này có thể đáp ứng nhu cầu của các lĩnh vực khác nhau.
5) Chi phí tương đối thấp. Mặc dù hệ thống in 3D kim loại và vật liệu kim loại để in 3D hiện nay tương đối đắt, nhưng nếu chúng được sử dụng để tạo ra các sản phẩm cá nhân hóa, chi phí sản xuất sẽ tương đối thấp.
Nung chảy Laser chọn lọc (SLM)
SLM là một phần quan trọng trong lĩnh vực in 3D kim loại. Lịch sử phát triển của nó đã trải qua các giai đoạn như thiêu kết bột phi kim loại có điểm nóng chảy thấp, thiêu kết bột có điểm nóng chảy cao phủ điểm nóng chảy thấp và nung chảy trực tiếp bột có điểm nóng chảy cao. Đại học Texas ở Austin lần đầu tiên nộp đơn xin cấp bằng sáng chế vào năm 1986 và phát triển thành công thiết bị SLM đầu tiên vào năm 1988. Thiết bị này sử dụng một điểm tập trung tinh xảo để nhanh chóng nấu chảy thành vật liệu bột định sẵn có kích thước 30-51 μm và gần như có thể trực tiếp có được bất kỳ hình dạng. Cũng như các bộ phận chức năng với liên kết luyện kim hoàn chỉnh. Mật độ có thể đạt gần 100 phần trăm , độ chính xác về kích thước có thể đạt tới 20-50 μm và độ nhám bề mặt có thể đạt tới 20-30 μm. Nó là một công nghệ tạo mẫu nhanh với triển vọng phát triển lớn.
Vật liệu đúc SLM chủ yếu là bột kim loại một thành phần, bao gồm thép không gỉ austenit, hợp kim gốc niken, hợp kim gốc titan, hợp kim coban-crom và kim loại quý. Chùm tia laser nhanh chóng làm tan chảy bột kim loại và thu được kênh nóng chảy liên tục, có thể trực tiếp thu được các bộ phận kim loại gần như dày đặc với hầu hết mọi hình dạng, liên kết luyện kim hoàn chỉnh và độ chính xác cao. Đây là công nghệ in 3D cho các bộ phận kim loại có triển vọng phát triển lớn. Phạm vi ứng dụng của nó đã được mở rộng sang hàng không vũ trụ, vi điện tử, điều trị y tế, đồ trang sức và các ngành công nghiệp khác.
Có hơn 50 yếu tố ảnh hưởng trong quy trình SLM và có sáu loại có tác động quan trọng đến hiệu ứng đúc: tính chất vật liệu, laser và hệ thống đường quang, tính năng quét, môi trường đúc, đặc điểm hình học đúc và các yếu tố thiết bị . Hiện tại, các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước chủ yếu tiến hành nghiên cứu quy trình và nghiên cứu ứng dụng về các yếu tố ảnh hưởng nêu trên, với mục đích giải quyết các khuyết tật trong quá trình đúc và nâng cao chất lượng của các bộ phận đúc. Về nghiên cứu quy trình, các tham số quy trình quan trọng trong quy trình tạo hình SLM bao gồm công suất laser, tốc độ quét, độ dày lớp bột, khoảng cách quét, chiến lược quét, v.v. Bằng cách kết hợp các tham số quy trình khác nhau, chất lượng tạo hình có thể được tối ưu hóa.
JR đã tham gia in 3D trong hơn 10 năm, vui lòng liên hệ với chúng tôi để tìm hiểu thêm về in 3D kim loại của chúng tôi.