site logo 3D–решения
для промышленности и бизнеса
Блог 3D–экспертов
+7 (495) 26-96-222 info@iqb.ru

Мы в социальных сетях:

3D-печать металлами: краткие ответы на большие вопросы, часть 2

detail_img

Подготовка модели к 3D-печати | Работа на 3D-принтере | Постобработка | Контроль качества готовых изделий | Ремонт и обслуживание оборудования

Продолжаем отвечать на часто задаваемые вопросы о применении технологии селективного лазерного плавления. Первую часть материала читайте здесь

Как выполняется подготовка модели к 3D-печати? Какое ПО лучше всего использовать?

Для изготовления детали на 3D-принтере прежде всего требуется получить STL-файл. Для этого мы конвертируем твердое тело в полигональную модель, а затем выполняем операции исправления, улучшения, редактирования, подготовки платформы, нестинга, генерации поддержек, измерений и анализа.

Следующий этап – слайсинг (разделение на слои), заключающийся в создании управляющей программы для 3D-принтера. Этапы работы от конвертирования в STL до слайсинга выполняются в специализированном программном обеспечении.

Встроенное ПО принтеров предназначено только для подготовки управляющей программы и не может выполнять анализ, исправлять ошибки, оптимально располагать детали и создавать поддержки, и т.д. Наиболее гибкое и комплексное решение предлагает компания Materialise, разработавшая для профессионалов 3D-печати программный продукт Magics. Он позволяет с высокой скоростью и точностью создавать отдельные слои компонентов на основании трехмерных данных САПР либо данных 3D-сканирования. ПО обеспечивает полный цикл аддитивного производства – от импорта данных (в STL и другие форматы) и анализа качества до подготовки платформы и постобработки.


Подробнее – в статье: Подготовка моделей к 3D-печати: самый полный гид по Magics

Magics в цикле аддитивного производства
Применение ПО Materialise Magics в цикле аддитивного производства

Есть ли принципиальное отличие между Magics и такими программными продуктами, как Amphyon, Simufact, 3D Expert и им подобными?

Amphyon, Simufact, а также аналогичный российский софт – узконаправленные программные продукты. Они предлагают модули для решения отдельных задач (симуляции, топологической оптимизации), а Materialise Magics – комплексное решение под ключ для аддитивного производства.

Сравнивая с 3D Expert от 3D Systems, можно сказать, что это софт очень специфичный, заточенный преимущественно под принтеры этой компании. Materialise, напротив, сотрудничает со всеми крупнейшими производителями 3D-оборудования, и в Magics есть огромная библиотека аддитивных установок. Пользователь может выбрать определенный принтер и вместе с ним «подтягивать» все настройки по платформе, построению и т. д. Если говорить непосредственно о симуляции, в соответствующем модуле 3D Expert нет возможности выполнять анализ после отделения изделия от поддержек.


Хотите получить демоверсию программного продукта? Оставьте онлайн-заявку.

Как настраиваются рабочие параметры 3D-принтера?

Многие ошибочно считают, что 3D-принтер должен производить качественную деталь по нажатию кнопки «Пуск». Специалист, работающий на аддитивной машине, в идеале должен быть одновременно и конструктором и, в большей степени, технологом – тем, кто разбирается в физике происходящих процессов и влиянии тех или иных параметров на качество получаемой детали. Таких параметров очень много – более полутора сотен.

Для каждого материала и каждой аддитивной установки требуется настроить множество таких параметров, как мощность лазера, скорость сканирования, ширина полосы и параметры фокусировки. Это исключительно сложный процесс, требующий высокого профессионализма, опыта и творческого подхода.

Однако по мере повышения уровня квалификации пользователям все же требуется производить некоторые настройки базовых параметров, которые являются необходимыми для получения оптимальных результатов печати. К ним относятся, например, скорость построения, качество поверхности, пористость, некоторые физико-химические свойства металлов.


Читайте также: 7 вопросов, которые нужно задать перед покупкой металлического 3D-принтера

Проводится ли обучение работе с аддитивными установками?

Если вы планируете приобрести 3D-принтер, компания iQB Technologies подберет необходимую конфигурацию под ваши задачи. Мы выполняем установку и настройку оборудования и проводим необходимое обучение по использованию и принтера, и программного обеспечения. Как было сказано выше, настройка непосредственно параметров печати целиком зависит от квалификации оператора.

Специалисты по 3D-печати рядом с установкой SLM Solutions
© SLM Solutions

Какие требования предъявляются к эксплуатации 3D-принтеров по металлу?

К помещениям и условиям эксплуатации такого оборудования предъявляются особо строгие требования. Мелкодисперсные порошки несут опасность при вдыхании, поэтому операторы должны и работать в защитной спецодежде и обеспечивать герметичность при эксплуатации машины.

SLM-системы не требуют стерильных условий, но им нужна относительно чистая рабочая среда для предотвращения загрязнения лазерной оптики. Офисные условия не подходят, поскольку будет присутствовать порошок и находящиеся поблизости люди должны носить средства индивидуальной защиты, когда машина открыта. По этой причине помещение, в котором используется система, должно быть заперто, когда дверцы машины открыты.

Стандартные требования к работе с металлическим 3D-принтером:

  • напряжение 3 фазы 380 В, рабочий режим потребления 7 кВт, в пике до 12 кВт;

  • подвод инертного газа к машине (3-5 баллонов);

  • система кондиционирования в помещении (от 18 до 23°С), оптимально – в режиме осушения воздуха;

  • компрессор либо линия с подводом сжатого воздуха 4 атмосферы;

  • техническая вода для промывки фильтров и изделий.


Подробнее – в бесплатной брошюре: Технологическая подготовка производства для 3D-печати металлами

Постобработка изделия, напечатанного на SLM-машине
© addtivemanufacturing.media

Необходима ли механическая постобработка изделиям, созданным по SLM-технологии?

Процесс селективного лазерного плавления нельзя отнести к высокоточным процессам, да и качество поверхности деталей сопоставимо с литьем по выжигаемым и выплавляемым моделям. Поэтому элементы конструкции деталей с более высокими требованиями по шероховатости и плоскостности поверхности необходимо подвергать последующей чистовой механической обработке.

Для этого используются различные станки – фрезерный, полировальный, шлифовальный, возможно также применение электроэрозии и горячего изостатического прессования.

Расскажите о термообработке напечатанных изделий. В частности, как решается проблема снятия внутренних напряжений?

Материалы, используемые в селективном лазерном плавлении, ведут себя как обычные металлы. Полученные заготовки можно подвергать термообработке как для снятия остаточных напряжений (в зависимости от материала, это среднетемпературный отпуск или нормализация), так и для изменения структуры материала, повышения механических свойств – прочности, твердости, пластичности.

Разным металлам требуется разная термообработка, и иногда для этого используются специально подогреваемые платформы. В процессе построения, при плавлении металла, вырабатывается большое количество тепла, которое нужно отводить. Роль радиаторов, отводящих тепло, выполняют поддержки, применяемые при построении изделий. В некоторых случаях сама деталь без поддержек приваривается к рабочему столу, как к радиатору.

Причем эта задача, которая при механической обработке решается на каждом этапе производства, теперь замещается одним этапом в конце производственного процесса. К примеру, проект, требовавший 196 часов мехобработки, выполняется средствами аддитивного производства за 8 часов, плюс 15 минут на дополнительную обработку посадочных мест.

cta

Какое дополнительное оборудование необходимо?

Производство с применением 3D-печати металлами требует дополнительного оборудования для поддержки процесса печати, включая внешний охладитель и просеиватель порошка.

Охладитель, необходимый для охлаждения лазера и оптики, часто помещается в отдельное помещение, поскольку он производит шум, тепло и влажность. Охлажденная вода подается в установку селективного лазерного плавления, и существуют особые требования к минимальному размеру и максимальной высоте подъема соответствующих труб. Просеиватель используется для обработки нерасплавленного порошка после каждого построения, отделяя мелкие частицы, которые затем могут быть повторно использованы, от более крупных частиц и загрязняющих примесей, которые обычно утилизируются.

Что касается оборудования для постобработки, его минимальный набор включает:

  1. муфельную печь для снятия остаточного напряжения металла;

  2. дреммель, ленточную пилу или электроэрозионный станок для удаления поддержек;

  3. дробеструйную или пескоструйную камеру для постобработки изделия и улучшения качества поверхности.

Оборудование для постобработки
Зона постобработки с печью, столом с вытяжкой и дробеструйной камерой © SLM Solutions

Как осуществляется контроль качества напечатанного изделия? Возможен ли он в процессе печати?

Существуют программные продукты (к примеру, у Materialise), которые могут до запуска печати прогнозировать изменения в геометрии во время построения, но непосредственно контроль геометрии возможен только после завершения печати. 

Поскольку все принтеры на основе технологии SLM относятся к группе «Bed Deposition», невозможно контролировать геометрию во время печати, поскольку напечатанная часть изделия всегда находится в слое неспеченного (несплавленного) порошка. Однако в машинах SLM Solutions применяется система контроля нанесения слоя порошка в течение всего процесса печати. 

Проверка точности и качества изготовления выполняется, в зависимости от требованиям к точности, стандартными инструментами – от штангенциркуля до 3D-сканера. Для внутреннего контроля пористости, сплошности, плотности материала применяются компьютерная томография, рентген-контроль. Для контроля трещин на поверхности изделий часто прибегают к методу люминесцентного контроля. Механические свойства подтверждаются путем совместного изготовления образцов-свидетелей и их последующих испытаний. 

Интересует вопрос ремонта и обслуживания оборудования. Есть ли в России такие специалисты?

Наша компания всегда обучает собственных инженеров работе на 3D-оборудовании и очень плотно работает с поставщиками – в случае с металлической 3D-печатью это SLM Solutions и Sharebot. Если говорить о SLM Solutions, несмотря на то, что это немецкий производитель, у него есть в России инженеры, которые полностью решают вопросы ремонта, обслуживания и очень сложные технические проблемы.


Не нашли ответов на свои вопросы? Задайте их нашему специалисту!

cta


Статья опубликована 08.07.2021 , обновлена 18.11.2021

Об авторе

Виктор Наумов Технический эксперт, ведущий инженер-конструктор по направлению «Аддитивные технологии». Окончил Высшую школу экономики (факультет прикладной математики, направление «Фундаментальная информатика, информационные технологии и кибернетика»). За 5 лет работы на рынке 3D успел протестировать львиную долю профессионального, промышленного и персонального оборудования, продаваемого на территории РФ. У Виктора свой подход, основанный на тестах и опыте, но при этом он остается гибким, так как прекрасно понимает, что тенденции производства могут меняться. Любит смену обстановки, поездки в разные города и страны. Активно занимается спортом, имеет разряд по плаванию, очень любит баскетбол и стритбол, а также единоборства.
Оставьте комментарий
Наверх