Stampa 3D in metallo: le stampanti laser e a polvere metallica che abbiamo visto all'IMTS

La settimana scorsa sono andato all'International Manufacturing Technology Show (IMTS) ed è stato incredibile. Questo è un negozio di giocattoli per macchinisti e mette in mostra il meglio dell'automazione industriale. Ma una delle tendenze più interessanti che ho trovato allo show sono tutte le tecniche utilizzate per la stampa 3D in metallo. La parte migliore è che molte delle enormi macchine esposte sono effettivamente funzionanti!

Probabilmente è meglio chiamarla produzione additiva, perché i metodi effettivi possono essere significativamente diversi da quelli della tua stampante 3D. Di seguito troverai esempi di tre diversi approcci a questo processo. Ho avuto un'interessante intervista con un'azienda che esegue la stampa 3D in metallo utilizzando una consegna basata su ugelli spesso chiamata rivestimento. C'è un video dimostrativo della stampa con strato di polvere utilizzando i laser. E una tecnica che utilizza i leganti come passaggio intermedio verso la parte metallica finale. Diamo un'occhiata!

È stato fantastico incontrare Tim Bell che mostrava questo enorme cono di motore a reazione allo stand di BeAM Machines. Il cono stesso è stato realizzato in acciaio inossidabile come il modo più rapido ed economico per produrlo. L'isogriglia è stata stampata sulla superficie esterna di questo cono, una struttura che di solito viene ricavata da una parte più grande in un processo sottrattivo.

BeAM utilizza un approccio basato su ugelli che trasportano polvere metallica in un flusso di gas argon. Quando esce dalla punta dell'ugello, un laser ad alta potenza fonde il materiale. Tim ha affermato che qualsiasi materiale che possa essere saldato al laser può probabilmente essere utilizzato in questo processo. Ciò include leghe di titanio, acciaio, leghe di nichel e leghe di cobalto. Stanno lavorando anche sull’alluminio.

Aggiungere a una parte esistente è davvero interessante, ma ovviamente puoi anche stampare interi oggetti come quelli mostrati qui. Tim ha detto che stampare l'intero cono di un motore a reazione in INCONEL 625 (una lega di nichel-cromo) sarebbe stato proibitivamente costoso.

BeAM non aveva una macchina sul posto che fosse attiva e funzionante, ma c'era un'azienda che stava facendo una dimostrazione del rivestimento laser, quindi diamo un'occhiata a quello.

È davvero fantastico vedere queste macchine in azione nello show floor. Ecco una macchina per rivestimento laser di OR Lasertechnology che è stata dimostrata mentre costruisce un'elica su alcune barre. Ho girato alcuni video che mostrano la polvere che esce dall'ugello prima che il laser si accenda. Una volta che ciò accade, la rotazione della maschera e il movimento lineare dell'ugello costruiscono la spirale.

La macchina non era troppo grande, circa le dimensioni di un frigorifero. Puoi vedere come appare una canna finita. Credo che questo sia stato lucidato per ottenere questo aspetto finito.

Nello stand Toshiba non era esposta una macchina per rivestimento laser, ma erano presenti alcuni pezzi campione. Qui puoi vedere come questi sono stati costruiti e poi lavorati fino alle tolleranze.

Questa stampante Renishaw è dotata di quattro laser da 500 W. Sì, due kilowatt di laser in questa macchina relativamente piccola! Il video che ho girato mostra il balletto laser mentre fonde uno strato di polvere metallica. Alla fine c'è un portale che posiziona un nuovo strato per l'iterazione successiva.

Il collettore stampato in mostra è semplicemente fantastico. Non sarei stato in grado di individuarlo come stampato al laser. E' in titanio e ci sono volute circa 40 ore per stampare le due parti che lo compongono. Le parti che escono da questa macchina devono essere sabbiate per ripulirle - forse è per questo che non sembrano stampate in 3D - e le parti in titanio, come questa, devono essere polimerizzate a caldo.

Renishaw ha anche mostrato un delta bot che hanno costruito come sistema di misurazione per controllare le specifiche delle parti. Vedere la demo della risoluzione è strabiliante e operare su queste scale illustra la necessità di confermare la precisione delle parti che escono.

3D Systems disponeva di una grande macchina per la stampa diretta di metalli utilizzata nella tecnologia aerospaziale e medica. (Prendi qui il tuo fianco personalizzato!) Non funzionava, ma ho avuto un'ottima occhiata al piano di stampa e una spiegazione di come funziona.

La parte centrale del piano affonda nella macchina man mano che viene stampato ogni strato e la polvere viene aspirata da entrambi i lati. Il laser è montato sopra, puntato verso il basso. Le parti sono stampate su una zattera che aderisce al letto. Questo serve come maschera per le fasi di post-elaborazione, dopo di che la parte viene rimossa utilizzando l'EDM.