3D–решения
для промышленности и бизнеса
Блог 3D–экспертов
+7 (495) 269 6222 info@iqb.ru

Мы в социальных сетях:

8 главных областей применения 3D-печати металлом

Создание поглотителей тепла аддитивным способом | Запасные части | 3D-печать металлами в производстве структурных компонентов | Инструменты | Медицинские приспособления, напечатанные на 3D-принтере | Пищевая промышленность | Аддитивные технологии в моде и дизайне | Промышленная автоматизация

Чтобы извлечь максимальную выгоду из возможностей, которые открывает 3D-печать, нужно прежде всего получить ясное представление о технологии, материалах и процессе проектирования. Безупречная металлическая деталь, напечатанная на 3D-принтере, – это всегда результат идеального взаимодействия этих факторов с учетом сферы применения. В отдельных областях технология 3D-печати металлами (селективное лазерное плавление) может принести реальную выгоду, обеспечив значительные улучшения в плане производительности, функциональности, эстетических характеристик или снижения веса изделий.

Цель этой статьи – показать, для решения каких задач и производства каких изделий 3D-печать металлами подходит больше всего.

Поглотитель тепла, напечатанный на 3D-принтере
Поглотитель тепла из алюминия для производственного предприятия

1. Поглотители тепла

Теплообменники предназначены для рассеивания тепла, например, тепла, генерируемого электронными и механическими устройствами. Площадь поверхности существенно влияет на производительность поглотителя тепла, но обычно имеющееся пространство довольно ограничено. Это означает, что максимизация площади поверхности в пределах доступных границ является ключевой проблемой.

Свобода проектирования, которую предлагает 3D-печать металлом, позволяет создавать тонкие и сложные геометрические формы и решетчатые структуры, которые оптимально используют доступное пространство. В сочетании с отличной теплопроводностью алюминия, используемого в 3D-печати, это идеальное решение для изготовления поглотителей тепла.

Пример 3D-печати металлами: алюминиевый охладитель
Алюминиевый охладитель с внутренними каналами

2. Запасные части

Спрос на запасные части обычно непостоянен, и трудно прогнозировать, когда и где понадобятся определенные детали. Хранение запчастей на полках обходится дорого – требуется хранить не только детали, но и инструменты. Благодаря аддитивному производству можно изготавливать запчасти на месте и по мере необходимости, избегая складирование запасов и трансформируя все каналы поставок.

Чтобы извлечь максимальную выгоду из технологии с точки зрения использования материала, веса и функциональности, рекомендуется выполнять перепроектирование. Но чем больше компаний будет внедрять аддитивное производство для выпуска первых партий, тем проще станет процесс управления запасными частями.

Применение 3D-принтера по металлу в автомобилестроении
Установка поперечного рычага подвески из титана на гоночный автомобиль InMotion

3. Структурные компоненты

Такие области, как бионика и структурная оптимизация, демонстрируют большой потенциал для промышленного применения. Структуры, созданные в результате топологической оптимизации, могут иметь очень сложную форму. Благодаря свободе изменения геометрии, которую дает 3D-печать металлом, сложная форма может быть реализована с меньшим количеством ограничений или доработок, связанных с производственным процессом.

Учитывая отличные механические свойства металла, используемого в аддитивном производстве, структурные компоненты становятся легче и требуют меньше материала без ущерба для прочности. Такой подход открывает большие возможности для проектирования структурных компонентов.

Металлическая 3D-печать оптимизирует системы охлаждения
Алюминиевое устройство с каналами охлаждения

4. Инструменты

В инструментальной промышленности особо актуален вопрос сокращения затрат. Контроль этих затрат может быть осуществлен частично путем оптимизации производительности машины и путем сокращения отходов. Одно из решений – использование конформного охлаждения. В процессе изготовления инструментов с помощью аддитивного производства сложнейшие каналы охлаждения могут быть интегрированы близко к поверхности детали. Это приводит к оптимизации потока тепла и экономии времени охлаждения, что уменьшает риск деформации и улучшает качество деталей.

Для деталей, которые настолько сложны, что для их производства обычными методами потребуются трудоемкие и дорогостоящие инструменты, аддитивные технологии могут иметь неоспоримые преимущества.

3D-принтер в медицине
Титановый имплантат бедра, изготовленный индивидуально для пациента

5. Медицинские приспособления

Массовая кастомизация может быть стабильно реализована только посредством 3D-печати, где гибкость проектирования не ставит под угрозу экономическую эффективность. По этой причине медицинская промышленность была одной из первых отраслей, освоивших аддитивное производство для изготовления индивидуальных приспособлений, таких как имплантаты и персонализированные медицинские устройства.

Биосовместимость титана, используемого в 3D-печати, в сочетании с возможностью создания сложных структур открыли новые возможности для минимизации хирургического вмешательства, стимулирования врастания кости и повышения мобильности пациента. На этом уровне адаптации к индивидуальным требованиям пациента к требованиям заказчиков трехмерная печать является единственным технически возможным и рентабельным методом производства.

Форсунка со сложными внутренними каналами, созданная на 3D-принтере
Титановая форсунка со сложными внутренними каналами

6. Пищевая промышленность

Компании по производству и переработке пищевых продуктов часто нуждаются в изготовленных на заказ деталях. Создание инструментов для изготовления мелких серий часто приводит к увеличению затрат на производство. Стоимость 3D-печати, которая не зависит от объема партии, дает возможность снизить расходы.

Кроме того, биосовместимость титана, используемого в 3D-принтерах, позволяет ему иметь прямой контакт с продуктами и жидкостями. В сочетании с гибкостью проектирования это дает возможность изготавливать более функциональные и сложные комплексные компоненты, используемые для фиксации, подачи и хранения продуктов питания. Повышая функциональность, мы можем сократить количество компонентов, а это уменьшает риск простоев и необходимость в техническом обслуживании.

Аддитивные технологии в дизайне обуви
Легкая обувь с титановым каблуком от Scherf Design

7. Мода и дизайн

Привлеченные возможностью создания необычных форм и конфигураций – из соображений как эстетики, так и функциональности, – дизайнеры и художники проводили эксперименты с 3D-печатью с первых дней существования технологии. По мере того, как печать металлом становится доступнее, открываются новые возможности для создания таких вещей, которые раньше были немыслимы. Кастомизированные ювелирные изделия, очки, дизайнерские объекты и аксессуары могут быть изготовлены из материалов и покрытий, ассортимент которых постоянно растет.

В этой отрасли, где брендам для поддержания конкурентоспособности необходимо постоянно обновлять дизайн, аддитивное производство будет оптимальным выбором благодаря экономичности мелкосерийного производства и быстроте изготовления.

Трехмерная печать позволяет снизить вес детали
Оптимизированный по весу алюминиевый пневматический захват

8. Промышленная автоматизация

У каждого проекта промышленной автоматизации свои собственные требования, которые предполагают разработку индивидуальных решений. 3D-печать решает эту проблему за счет рентабельного производства небольших партий и неограниченных возможностей проектирования. Комплексная интегрированная функциональность позволяет захватам и зажимным устройствам использовать меньшее количество компонентов и меньше ручной сборки. Оптимизация объемов приводит к производству более легких и недорогих захватов, которые позволяют роботам функционировать на оптимальной скорости.

Высокая прочность и небольшой вес алюминия, используемого в трехмерной печати, делает его подходящим для разработки надежных индивидуальных решений автоматизации, в то время как нержавеющая сталь может использоваться там, где необходимо соблюдать условия безопасности продуктов питания.


Материалы предоставлены компанией Materialise. iQB Technologies – официальный дистрибьютор Materialise на территории России.

cta


Статья опубликована 08.05.2018 , обновлена 20.04.2020

Об авторе

Алексей Чехович Главный эксперт направления технической поддержки 3D-оборудования. Девиз Алексея – «Доверяйте профессионалам!», и вы в полной мере можете положиться на его высокую квалификацию и уникальный опыт, который охватывает и традиционные методы производства, и 3D-технологии. В его послужном списке множество успешных проектов, среди которых он особо выделяет изготовление модельной оснастки для отливки колоколов Храма Христа Спасителя. Хобби Алексея – история и археология.
Оставьте комментарий