Todas as coisas bonitas são baseadas em uma ideia. “Vamos andar sem cavalos?”, “Vamos voar como pássaros?”, “Vamos fazer um foguete de metano superpesado e totalmente reutilizável e voar para Marte?” ... A história descrita abaixo também se baseia em uma ideia simples e bonita: “Ah Vamos imprimir produtos de metal em pó de grande porte? " Na verdade, por que não? Se existe uma tecnologia de fusão a laser camada por camada (SLM) para produtos de até meio metro de diâmetro, por que você não pode imprimir um produto maior?
O KDPV demonstra o processo de crescimento direto a laser de produtos com diâmetro de 2 metros de titânio. Demorou cinco anos de muito trabalho para fazer essa foto, cinco anos de tentativa, erro, frustração, descartando tudo e começando tudo do início. Mas antes de começar, vamos voltar ao início - à ideia e tentar entender o que é.
Desde o advento das primeiras tecnologias de impressão 3D a partir de polímeros, as pessoas sonham com a possibilidade de usar metais. A implementação não demorou a chegar - com o desenvolvimento dos lasers de alta potência, tornou-se possível sinterizar seletivamente pós metálicos, e nasceu a tecnologia de Sinterização Seletiva a Laser (SLS). O poder e a qualidade da radiação laser aumentaram, seu custo caiu e, em meados dos anos 90, surgiu a capacidade técnica de fundir pós de metal em um produto sólido e surgiu a tecnologia de fusão a laser seletiva (SLM). A essência do método é simples - despejamos uma fina camada de pó metálico, passamos sobre ela com radiação laser focada, que derrete as partículas do pó, deixa os "rastros" fundidos, abaixamos a plataforma de construção e repetimos o processo. Assim, camada por camada, um produto da geometria necessária é criado.
No momento, esta é a tecnologia mais dominada, estudada e amplamente utilizada de impressão 3D em metal. Centenas de empresas fabricantes de equipamentos, milhares de casos de implementação, uma grande comunidade científica, certificação, ciência dos materiais e assim por diante. Mas, como dizem, existe um problema (e mais de um) - é possível fazer produtos grandes? O principal problema de dimensionamento é que essa tecnologia requer um campo de construção totalmente preenchido com pó. É o tamanho do campo que limita o tamanho do produto. Atualmente, as grandes instalações de SLM têm um tamanho de campo de até 400x400x400 mm (EOS M400) ou 500x280x365mm (SLM500), mas há mais, mas este é um tópico para um artigo separado. E se você quiser mais? E se você quiser uma produtividade não de 100 g / h, mas de pelo menos 1 kg / h, para que um produto de algumas centenas de quilos não imprima por seis meses? Então você precisa mudar sua abordagem.
Vamos pegar um cabeçote tecnológico a laser - um dispositivo para focalizar a radiação laser, como são usados, por exemplo, para soldagem a laser, adicionar nele um bico de alimentação de pó, que fornecerá o pó de um alimentador especial e pendurará tudo em algum manipulador. A radiação laser é focada pela cabeça em um ponto de alguns milímetros de tamanho, é absorvida pelo metal do substrato e a energia é gasta na criação de uma poça de metal fundido - como uma poça de fusão na soldagem convencional. Agora vamos fornecer pó metálico a este banho, que será capturado pelo fundido após o resfriamento, formará um cordão de solda. O processo é semelhante à soldagem convencional com um aditivo - arco, gás, laser, qualquer coisa.
E agora colocaremos os rolos uns sobre os outros ao longo de uma certa trajetória e formaremos um produto a partir desses rolos. É simples assim!
Spoiler
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A tecnologia não deu certo só com o nome. Por alguma razão, todos os desenvolvedores decidiram dar um nome exclusivo: os primeiros foram Optomec com seu modelagem de rede a laser, em seguida, Irepa Laser com seu aditivo a laser de construção Directe e, em seguida, os nomes Laser Metal Deposition, Direct Metal Deposition, Direct Metal Tooling, Blown-Powder Directe Deposição de energia e muitos outros. Em russo, a terminologia é ainda mais divertida (por exemplo, papel vegetal, como deposição direta a laser), então nosso nome é Direct Laser Growing.
Cinco anos atrás, em nossa jornada de assistir a um vídeo de Máquinas BeAM no YouTube, agora estamos criando equipamentos e desenvolvendo tecnologias para fazer espaços em branco grandes e bonitos, e tudo fica assim:
E os produtos são assim:
Qual é a parte mais interessante?
Grandes peças podem ser feitas em horas - dias se passam desde a aprovação do modelo 3D até a peça acabada. As propriedades dos materiais estão no nível dos padrões de aluguel. O tamanho do produto é limitado apenas pela coragem do cliente (e sua ganância). Você pode fazer produtos bastante complexos, embora a complexidade das formas geométricas não se compara com a possibilidade de SLM, mas eles estão em ligas diferentes. É possível fazer produtos bimetálicos e gradientes combinando diferentes pós. É possível customizar a instalação, adaptando-a aos requisitos do produto.
E assim a tecnologia aditiva mais comum, para o desenvolvimento da qual demorou:
- Projete uma ferramenta de tecnologia do zero seis vezes
- Jogue fora e crie um sistema de controle automático do zero sete vezes
- Aprenda a programar PLCs da B&R e esteja ciente de todas as dores anteriores
- Faça amizade com o suporte técnico Fanuka. Olá Vladimir Maisky!
- Reinvente cabines lacradas
- Envolva-se em espionagem técnica
- Sofra muito ao criar programas de controle, procure uma solução, encontre-a e pegue a euforia. Olá Alexander Ragulin!
- Percebendo dezenas de vezes que quanto mais você faz tecnologia, menos você a entende
- Finalmente, perceba suas próprias limitações, aceite-as e acredite nos processos
- Reúna a melhor equipe e aprenda a fazer maravilhas
Se foi interessante - escreva nos comentários, o que dedicar ao próximo artigo? Tecnologia? Física do processo? Ferro? Sistema de controle? Criação de programas de controle? Ou uma visão geral do que está sendo feito no mundo usando essa tecnologia e por que todas as máquinas são diferentes e qual é a melhor?