Komplett guide för metall 3D-skrivare 2018

Metall 3D-printing har en unik position i dagens produktutveckling. Det möjliggör direkttillverkning av komplexa slutprodukter och underlättar för konventionell tillverkningsteknik, vilket minskar kostnader och ledtider.

Det finns det flera typer av metall 3D-printing och varje teknik har fördelar och nackdelar. Här är några av de vanligaste teknikerna inom metall 3D-printing.

Tillhör du skola eller företag? Kontakta 3D Prima för expertrådgivning.


metall 3d-skrivare

Selective Laser Melting SLM (Powder Bed Based)

Credit: Popular 3D Printers

SLM använder lasrar för att smälta ett finkornigt metallpulver. SLM är snarlik Direct Metal Laser Sintering då båda metoderna använder lasrar för att ordna ett brett spektrum av legeringar.

Selective Laser Sintering SLS (Powder Bed Based)

SLS, som oftast används för plast, kan också användas för vissa typer av metaller. SLS och SLM är även kända som Direct Metal Laser Sintering (DMLS) och Direct Metal Laser Melting (DMLM). Skillnaden ligger i vilka material de kan använda sig av. SLM sintrar metallpulver vilket gör det användbart för legeringar, i motsats till SLS som behandlar enkelelement-metaller och vissa legeringar. SLS visar ett mycket större utbud av materialpulver som det kan fungera med och det kan uppnå varierande täthetsnivåer vid skapande av strukturer. En annan skillnad är att SLS kräver att elementen smältes fullständigt. De största företagen i SLS och SLM är 3D Systems och EOS.

Robocasting

Robocasting används för att tillverka modeller i keramiskt material, nitrider, metaller och kompositer och skriver ut materialet med en nozzle. Slutprodukterna är mycket starka och metoden är väldigt effektiv. "Robocasting Enterprises LLC" är det huvudsakliga företaget som är verksamt inom detta område.

Cold Spray Metal Printing

Detta är ett av de snabbaste sätten att skriva ut metall på. Cold Spray Metal Printing är ett sätt att skjuta partiklar på en yta för att bygga upp ett fysiskt föremål. Det användes ursprungligen av NASA för att bygga metallobjekt i rymden.

LightSpee3d 3D-skrivaren är för närvarande den snabbaste metallskrivaren. Det har potential att också minska produktionskostnaderna. Tillverkarna har talat om hur det är billigare än de mest populära formerna för metallprinting. Likaså kan det i vissa fall minska produktionstiden markant. Det är också en massproduktionsmetod. Det är en av de mest lovande formerna för metall 3D-printing på marknaden.

Binder Jetting | Inkjet 3D Printing

Binder Jetting utvecklades ursprungligen på MIT, och använder pulver precis som SLS. Men istället för laserteknik använder man bindemedel. Processen utförs lager för lager tills den skapat en 3D-modell. Denna form av metall 3D-printing används av bland annat ExOne. Denna typ av utskrift lämnar mycket pulverrester efter bearbetning, men lyckligtvis kan det återanvändas enkelt. En av dess största fördelar är hur snabbt det genererar modeller. En av de innovationer som gjordes av binder jetting var möjligheten att använda 2 material i ett enda tryck.

Magnetojet Printing

Systemet är huvudsakligen skapat Vader Systems. Metoden använder en metallfärg som sprutas ner och magnetiseras för att producera mycket snabba och precisa former. Den används av Lockheed-Martin inom flygteknik.

Directed Energy Deposition

DED innefattar flera metoder: "Laser engineered net shaping", "directed light fabrication", "direct metal deposition" och "3D laser cladding". Ett material eller en tråd värms upp med en laser ovanpå ett befintligt föremål och löder objektet. Det ger en mycket hög förmåga att styra kornets struktur vilket gör den idealisk för invecklat reparationsarbete. Jämfört med andra metoder finns mycket få material tillgängliga för användning i DED vilket kan göra det till en nackdel.

LENS

LENS är en laserbaserad metall 3D-printingteknik som använder pulver för att skapa strukturen. Liksom många andra laserbaserade metall 3D-printingmetoder, kräver LENS en mycket kontrollerad miljö. Processen kräver en hermetiskt förseglad kammare, som vanligtvis rensas av syre med användning av argon. Detta håller nivån av oxidation så låg som möjligt.

LENS lasrar kan sträcka sig från 500W till 4000W. Processen har använts för att bearbeta titan, rostfritt stål och Inconel. Trots svårigheterna att upprätthålla syrefri kammaren, tillåter LENS användare en viss noggrannhet och kontroll som få andra  tillverkningsmetoder kan. Efter att LENS-processen är klar måste delar fortfarande efterbearbetas separat.

Electron Beam Freeform Fabrication

Ursprungligen utvecklad av NASA för tio år sedan är EBFE en metod som används främst inom flygteknik. Denna metod kan skapa komplexa geometriska former utan något materiellt avfall. Det var en metall 3D-printingmetod som var tänkt att användas för rymdrakettillverkning på grund av dess förmåga att skapa lätta former som minskar bränsleförbrukningen.  Som namnet antyder använder den sig av elektronstrålar för att stelna en smälttråd. Detta är en utmärkt metod för att omvandla nästan flytande metaller till nya former.

Electron Beam Melting  EBM

Arcams EBM maskiner utnyttjar en kraftig elektronstråle som genererar den energi som behövs för hög smältkapacitet och hög produktivitet. Elektronstrålen styrs av elektromagnetiska spolar som ger extremt snabb och exakt strålstyrning som tillåter flera smältpunkter att bibehållas samtidigt.

Arcam EBM-processen sker i vakuum och vid hög temperatur, vilket resulterar i spänningsrelaterade komponenter med materialegenskaper bättre än gjutna material.

Laser Metal Deposition

LMD liknar på många sätt smält och sintringsteknik. Skrivaren deponerar pulver och använder lasrar för att värma pulvret på en plattform. Skillnaden framträder vid närmare granskning. Till exempel utnyttjar denna metod en konstant pulverström som smältes. Det använder dubbla strömmar av pulver och gasflöden i processen.

Man kan använda material som järn, koboltbaserade, nickelbaserade legeringar, volframkarbid och annan metallpulverbelagd metall. Det är användbart för förstärkning, reparation, regenerering eller direkttillverkning.

MOVINGLight Metal DLP Printing

Metall DLP-utskrift är en ganska ny teknik. Prodways är ett av de mest kända företagen som leder använder MOVINGLight-teknik. Tekniken använder UV-härdning på metallpulver som har ett bindemedel runt det. Bindemedlet måste avlägsnas genom ugnsuppvärmning för att producera hela delen. En av de maskiner som använder detta är V6000-skrivaren av Prodways.

MOVINGLight är en otroligt snabb teknik. Det kan producera strukturer mycket snabbt. En av de saker som håller tekniken tillbaka är emellertid att materialen är mycket svåra att producera. Det kräver kombinationen av flera element med det organiska bindemedlet.

Ultrasonic Particle Manipulation

UPM är också en relativt ny metod som kan fungera med metaller men också en mängd andra material. Med UPM kan man göra komplexa modeller och man kan blanda olika material i en och samma utskrift.

UPM använder ljud för att manipulera olika partiklar. En annan sak som gör den unik som metod är att det inte kräver någon kontakt med själva materialet. Ljudet gör partikelhöljen över maskinens golv och det tar önskad form. Denna metod är fortfarande i testfasen, men det kan vara en så kallad game changer för metall 3D-printingindustrin.

Rostfritt stål

När man eftersöker överkomliga priser så tenderar rostfritt stål att vara en av de billigaste och starkaste metallerna för 3D-utskrift.

Detta är även en mångsidig metall som får användning bland många konst- och designprojekt men även i industriella sammanhang.

Denna metall är nästan uteslutande bland industriella projekt på grund att den innehåller nickel och kobolt vilket ger den elastiska egenskaper samtidigt som det fortfarande är svår att bryta.

Titanium

En av de mest använda materialen för metallutskrifter är titan, och då används oftast antingen, Ti64 eller TiAl4V. Titanium har en mångsidighet som är en väldigt bra egenskap då den kan skriva ut olika typer av styrkor.

Det används som mest idag inom medicinsk industri för att tillverka proteser samt inom bilindustrin och flygindustrin för tillverkning av prototyper men även vissa slutprodukter.

Koboltkrom

Innehåller en mycket hög specifik styrka, denna metall legering används mest för att göra tandimplantat, turbiner och ortopediska implantat. Det här är alla applikationer där 3D-utskrift har blivit en populär tillverkningsmetod.

Aluminium

Aluminium är väldigt lätt och mångsidigt vilket gör det till en populär metall att använda för 3D-utskrifter. Främst används det vid aluminiumbaserade legeringar.

Koppar och brons

Används mestadels inom gjutningsprocesser för vax. Koppar och brons används oftast inte i pulver baserade tekniker och är inte så fördelaktigt val för industriella ändamål.

De används vanligare inom konst och hantverk.

Guld, silver och andra ädla metaller

3D-utskrift av ädla metaller används främst för medicinska, smycken och elektronikapplikationer.

Användningsområden för metallutskrifter

3D-skrivare som arbetar med metall har oftast ett industriellt syfte och de har revolutionerat många branscher så som dental, smyckes- och läkemedelsindustrin.

De flesta 3D-skrivare som skriver ut metallföremål har hittills tillverkats för större företag. Men på senare tid har det börjat dyka upp så kallade Desktop Metall 3D-skrivare till lägre priser riktade till en bredare konsumentmarknad.