26.05.2024
Что такое биметаллическая 3D-печать, в каких отраслях используется? Преимущества, ограничения и перспективы развития биметаллической 3D-печати в промышленности

Биметаллическая 3D-печать, также известная как «аддитивное производство сплавов», — это процесс, в котором два или более металлов смешиваются и нагреваются для создания уникального сплава, который затем может быть использован для производства 3D-объектов. Этот процесс позволяет создавать сложные детали, которые невозможно изготовить традиционными методами. Биметаллическая 3D-печать дает производителям возможность создавать изделия с беспрецедентной прочностью, долговечностью и термостойкостью, которые иначе были бы невозможны.

Какие технологии и методы используются в биметаллической 3D-печати?

Технология биметаллической 3D-печати состоит в основном из двух компонентов: процессов плавления порошкового слоя (PBF), таких как лазерное плавление или электронно-лучевое плавление (EBM), и процессов осаждения, таких как проволочно-дуговое аддитивное производство (WAAM).

В процессах PBF, таких как лазерное плавление, слой порошка, содержащий смесь металлических частиц, расплавляется с помощью лазерного луча, а в EBM для сплавления частиц в вакуумной камере используется электронный луч. В процессах WAAM расплавленные капли наносятся на подложки слой за слоем до достижения желаемой геометрии с помощью электрической дуги между расходуемыми проводами, подаваемыми в головки осаждения, закрепленные на роботизированных манипуляторах.

Из других материалов создаются роботы-грузовики, которые также заслуживают внимания.

В каких отраслях и как уже используется биметаллическая 3D-печать?

Биметаллическая 3d-печать уже широко используется во многих отраслях благодаря своим уникальным преимуществам перед традиционными технологиями производства.

  • В медицине она может использоваться для изготовления индивидуальных имплантатов благодаря высокому уровню точности, а в самолетостроении — для снижения веса благодаря легким компонентам.
  • В энергетике он может помочь сократить время технического обслуживания благодаря точным формам, подходящим для реакторов, клапанов и т. д..

Преимущества и ограничения использования биметаллической 3D-печати для производства сплавов

  • Основные преимущества биметаллической 3D-печати заключаются в повышении прочности, долговечности и коррозионной стойкости, а также в увеличении общей производительности компонентов.
  • Биметаллические детали зачастую легче своих аналогов, изготовленных из одного материала, благодаря способности формировать сложные структуры без использования сварных швов или винтов для сборки.
  • Эта технология обеспечивает большую гибкость при разработке дизайна, поскольку позволяет сочетать практически любые комбинации металлов в одном объекте.

Однако существует несколько недостатков, связанных с биметаллической 3D-печатью, которые необходимо учитывать, прежде чем инвестировать в эту технологию. 

  • Эти материалы могут иметь более высокие показатели теплового расширения по сравнению с монометаллическими аналогами, что может привести к деформации или даже растрескиванию в процессе использования, если это не будет должным образом учтено в процессе проектирования.
  • Некоторые металлы могут требовать специальной обработки после печати, например, термообработки или нанесения покрытий, что может привести к дополнительным затратам и сложности по сравнению с монометаллическими объектами.
  • Напечатанные детали могут не достичь полного уровня прочности, если они содержат слишком много пористости, что может привести к снижению производительности в определенных условиях или даже к разрушению при экстремальных нагрузках, если это не будет проконтролировано в процессе производства.

Перспективы развития и будущие возможности использования биметаллической 3D-печати в промышленности

Потенциальные возможности применения биметаллической 3D-печати в последние годы растут в геометрической прогрессии благодаря ее многочисленным преимуществам перед традиционными технологиями производства.

  • Эта технология широко используется автомобильными компаниями, такими как Ford, который недавно представил новую линейку двигателей, изготовленных из алюминиево-стальных сплавов с использованием аддитивного производства.
  • В то же время аэрокосмические компании, такие как Boeing, используют этот метод для производства таких компонентов, как лопатки турбин, которые благодаря уникальному сочетанию материалов обеспечивают значительно более высокую эффективность по сравнению с монометаллическими аналогами.
  • Медицинский сектор также использует преимущества этой технологии, создавая имплантаты из нескольких комбинаций титановых сплавов, обеспечивающих значительно большую жесткость по сравнению со стандартными титановыми имплантатами, сохраняя при этом относительную легкость.
  • Автомобильные исследовательские группы начали экспериментировать со способами включения наночастиц графена в алюминиевые сплавы, что привело к значительному повышению механических свойств, которые могут открыть новые захватывающие возможности в автомобильной промышленности.

Не менее захватывающим может быть также пользование самыми инновационными портативными компьютерами. Многие пользователи для работы предпочитают именно ноутбук, чем стационарный компьютер. А ремонт ноутбуков на дому, в случае их неисправности, возможен благодаря опытным специалистам авторизованного центра.

Биметаллическая 3D-печать быстро становится одним из самых популярных методов создания сплавов и изделий в различных отраслях промышленности по всему миру благодаря своей уникальности и универсальности. Она будет и впредь использоваться для обеспечения индивидуальных решений проблем, с которыми сталкиваются многие отрасли промышленности, такие как медицина, авиация, энергетика и другие.