صنعت

پرینت سه بعدی فلزات دقیقا چیست؟

پرینت سه بعدی فلزات تکنولوژی جدیدی است که قطعه را لایه به لایه و با تمام جزئیات و پیچیدگی های ممکن شکل می دهد و به وسیله این فناوری می توان هر قطعه ای را تولید و در صنایع گوناگون مورد استفاده نمود.

در گذشته این امکان وجود نداشت که اجزای فلزی به کمک پرینتر سه بعدی ساخته شوند اما اکنون می توان آنها را با استانداردهای لازم و با استفاده از طیف گسترده ای از مواد فلزی تولید کرد. ساخت فلزات سه بعدی دیگر به صورت نمونه و صرفا برای تحقیق و توسعه صورت نمی گیرد و درحال حاضر برای تولید قطعات بسیار پیچیده مورد استفاده قرار می گیرد.

روش های قدیمی ساخت فلزات

در روش های سنتی، ساخت قطعات فلزی یک فرایند کاملا بیهوده است. زمانی که سازندگان هواپیما قطعات فلزی می سازند، ۹۰ درصد از مواد هدر میروند. در فرایند چاپ سه بعدی فلزات، انرژی کمتری صرف می شود و ضایعات به حداقل می رسند. محصولات در پرینت سه بعدی نهایی می توانند تا ۶۰ درصد سبک تر از قطعات مشابهی شوند که به وسیله ماشینکاری ساخته شدند.

اکثر سیستم های تولید به روش پرینت سه بعدی، از روش رسوب پودر استفاده می کنند که نیازمند مکانیزم پوشش برای پخش یه لایه پودر روی صفحه و سپس تاباندن یک پرتو انرژی به آن می باشد که فلز را ذوب کند.

GKN Powder Metallurgy

مکانیزم پرینت سه بعدی فلزات

سیستم های بستر پودری با عنوان فرایند ذوب لیزری نیز نام گذازی می شوند و با عنوان های تجاری مختلفی مانند ذوب لیزری انتخابی(SLM)، برش لیزری و تف جوشی لیزری مستقیم فلز(DMLS) در دسترس هستند. کاربر با توجه به نیازهای خود، دستگاه مورد نظر را انتخاب می کند که نوع واحد لیزر، حمل پودر و محفظه ساخت از مهمترین ویژگی هایی هستند که باید در نظر گرفته شوند.

مواد مورد استفاده

مواد فلزی مختلفی برای سیستم های سه بعدی وجود دارد. رایج ترین مواد مورد استفاده فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، نیکل، کبالت کروم و آلیاژهای تیتانیوم است. مواد دیگر نیز عبارت اند از فولاد ابزاری، آلیاژ های مبتنی بر نیکل، آلیاژهای فلزات گرانبها و آلیاژهای مس. هنگام تصمیم گیری در مورد یک ماده باید ویژگی هایی مانند استحکام کششی، سختی و کشیدگی مورد توجه قرار گیرند. از آنجایی که مواد بسیار گوناگونی وجود دارند، مواد مناسب برای یک پروژه را می توان به راحتی در مشخصات یک محصول لحاظ نمود.

روش کار

پرینت سه بعدی فلزات شامل هیچ رشته ای نمیشود، در عوض بر پایه پودر فولاد بسیار کوچک ساخته شده است. پودری که توسط پرینتر های سه بعدی استفاده می وشد نمیتواند  از هر نوع پودری باشد، زیرا برای لایه های بسیاز نازک چاپ استفاده می شود. پودر باید به طور کامل شکل گرفته باشد تا سطحی یکنواخت را نگه دارد. یک لایه بسیار نازک از پود فولاد با یک غلتک پخش می شود. سپس، یک سر چاپگر قطرات ریز چسب را روی قسمت هایی از لایه که بخشی از طرح هستند قرار می دهد. سپس لایه ایجاد شده با استفاده از بخار های قوی خشک می شوند. چاپگر سه یعدی به پخش یک لایه های دیگر ادامه می دهد و سر چاپگر به صورت سیستماتیک نقاط صحیح هر لایه را به هم می چسباند.

استفاده در صنعت

از چاپ ابزار تا مجموعه های سبک وزن برای هواپیما، هر موضوعی که شامل قطعات فلزی پیچیده باشد می تواند از پرینت سه بعدی فلزات سود ببرد. برخی ار کاربرد های محبوب برای ساخت قطعات سه بعدی، نمونه های اولیه کاملا کاربردی، ابزار های تولید، ابزار های قالب، محفظه های سخت، کانال کشی، قطعات یدکی، مبدل های حرارتی و هیت سینک های هستند.

Laser 3D printing

صنعت خودرو از فعال ترین صنعت ها در این حوزه بوده که در تولید نمونه های اولیه از قطعات و تولید قطعات انبوه سرمایه گذاری کرده است. شرکت های خودروسازی در حال بهبود نمونه های اولیه خود هستند و شروع به تولید انبوه قطعات و ابزار های خود کرده اند.

وزن یک قطعه، یک نگرانی حیاتی برای صنعت هواپیمایی و هوافضا است. با استفاده از پرینت سه بعدی فلزات، شرکت های هوافضا می توانند از همان موادی که در روش های سنتی استفاده می کردند استفاده کنند. این امر برای صنعت بسیار مهم است زیا آنها مواد خاصی دارند که باید در شرایط پرواز مقاومت کنند. به عنوان مثال تیتانیوم در پرینت سه بعدی فلزات دارای همان ویژگی های مکانیکی ، وزن و استحکام تیتانیوم آهنگری است. ضروری است که این صنعت از مواد سبک وزن مانند آلومینیوم یا مواد قوی و مقاوم مانند تیتانیوم برای ساخت قطعات خاص برای فضاپیما یا موتو های استفاده نماید.

پرینت سه بعدی فلزات نیر با پروتز، ایمپلنت و ابزاهای سفارشی، همراه با پرینت زیستی و ایمپلنت های ارگانیک، پیشرفت بسیاری دارد. پزشکان و جراحان از پرینت سه بعدی فلزات برای ساخت ابزار های خاص استفاده می کنند. آنها می توانند نمونه های اولیه طراحی کنند که بسیار نزدیک به محصول نهایی باشد.

پرینت سه بعدی فلزات

مزیت ها و معایب

چندین مزیت برای پرینت فلزی فلزات وجود دارد. فرایند های چاپ فلز را می توان برای تولید قطعات پیچیده و سفارشی استفاده نمود که روش های تولید معمول قادر به انجام آن نیستند. قطعات ساخته شده توسط پرینت سه بعدی به میتوان بهینه کرد تا راندمان آن افزایش یابد و درعین حال وزن آنها و تعداد کل اجزای آن نیز کاهش یابد. ساخت قطعات در این فناوری به صورت یک تکه انجام می شود و دیگر خبری از جوش و اتصال نیست.

البته این فناوری بی عیب هم نیست. هزینه مواد و ساخت مرتبط با پرینت سه بعدی فلزات زیاد است، بنابراین می توان برخی قطعات را با استفاده از روش های سنتی ساخت.

شاید استفاده از پرینت سه بعدی امروزه زیاد رایج نباشد اما در آینده قطعا جای خود پیدا و مورد استفاده عموم قرار خواهد گرفت

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *