Toutes les belles choses sont basées sur une idée. «Montons sans chevaux?», «Volons comme des oiseaux?», «Faisons une fusée méthane super-lourde entièrement réutilisable et volons vers Mars?»… L'histoire décrite ci-dessous est également basée sur une idée simple et belle: «Ah Imprimons des produits métalliques de grande taille à partir de poudre? " En effet, pourquoi pas? S'il existe une technologie de fusion laser couche par couche (SLM) pour des produits jusqu'à un demi-mètre de diamètre, pourquoi ne pouvez-vous pas imprimer un produit plus grand?
Le KDPV démontre le processus de croissance laser directe de produits d'un diamètre de 2 mètres à partir de titane. Il a fallu cinq ans de travail acharné pour faire cette photo, cinq ans d'essai, d'erreur, de frustration, tout abandonner et tout recommencer depuis le début. Mais avant de commencer, revenons au tout début - à l'Idée et essayons de comprendre ce que c'est.
Depuis l'avènement des premières technologies d'impression 3D à partir de polymères, les gens rêvent d'utiliser des métaux. La mise en œuvre ne s'est pas fait attendre - avec le développement des lasers haute puissance, il est devenu possible de fritter sélectivement les poudres métalliques, et la technologie de frittage sélectif par laser (SLS) est née. La puissance et la qualité du rayonnement laser ont augmenté, leur coût a chuté et, au milieu des années 90, la capacité technique de fondre les poudres métalliques en un produit solide est apparue et la technologie de fusion sélective par laser (SLM) est apparue. L'essence de la méthode est simple - nous versons une fine couche de poudre métallique, la passons dessus avec un rayonnement laser focalisé, qui fait fondre les particules de poudre, laisse les «traces» fusionnées, abaissons la plate-forme de construction et répétons le processus. Ainsi, couche par couche, un produit de la géométrie requise est créé.
À l'heure actuelle, il s'agit de la technologie d'impression 3D à partir de métal la plus maîtrisée, la plus étudiée et la plus utilisée. Des centaines d'entreprises de fabrication d'équipements, des milliers de cas de mise en œuvre, une grande communauté scientifique, la certification, la science des matériaux, etc. Mais comme on dit, il y a un problème (et plus d'un) - est-il possible de fabriquer de gros produits? Le principal problème de mise à l'échelle est que cette technologie nécessite un champ de construction entièrement rempli de poudre. C'est la taille du champ qui limite la taille du produit. Actuellement, les grandes installations SLM ont une taille de champ allant jusqu'à 400x400x400 mm (EOS M400) ou 500x280x365mm (SLM500), mais il y en a plus, mais c'est un sujet pour un article séparé. Et si vous en voulez plus? Et si vous voulez une productivité non pas de 100 g / h, mais d'au moins 1 kg / h, pour qu'un produit de quelques centaines de kilogrammes n'imprime pas pendant six mois? Ensuite, vous devez changer votre approche.
Prenons une tête technologique laser - un dispositif de focalisation du rayonnement laser, tel que celui utilisé, par exemple, pour le soudage au laser, ajoutez-y une buse d'alimentation en poudre, qui fournira de la poudre à partir d'un chargeur spécial et suspendra le tout à un manipulateur. Le rayonnement laser est focalisé par la tête dans un point de quelques millimètres, il est absorbé par le métal du substrat et de l'énergie est dépensée pour créer un bain de métal fondu - comme un bain de soudure dans le soudage conventionnel. Maintenant, nous allons fournir de la poudre métallique à ce bain, elle sera capturée par la fonte après refroidissement, elle formera un cordon de soudure. Le processus est similaire au soudage conventionnel avec un additif - arc, gaz, laser, peu importe.
Et maintenant, nous allons mettre les rouleaux les uns sur les autres le long d'une certaine trajectoire et à partir de ces rouleaux, nous formerons un produit. C'est si simple!
Divulgacher
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La technologie n'a pas fonctionné uniquement avec le nom. Pour une raison quelconque, tous les développeurs ont décidé de donner leur nom unique: les premiers étaient Optomec avec leur Laser Engeneered Net Shaping, puis Irepa Laser avec leur Construction Laser Additive Directe, puis les noms de Laser Metal Deposition, Direct Metal Deposition, Direct Metal Tooling, Blown-Powder Direct Dépôt d'énergie et bien d'autres. En russe, la terminologie est encore plus amusante (par exemple, le papier calque tel que le dépôt direct au laser), nous nous appelons donc Direct Laser Growing.
Il y a cinq ans, après avoir regardé une vidéo de BeAM Machines sur YouTube, nous créons maintenant des équipements et développons des technologies pour faire de beaux et grands flans, et tout ressemble à ceci:
Et les produits ressemblent à ceci:
Quelle est la chose la plus intéressante?
Il est possible de produire de grandes pièces en quelques heures - des jours passent de l'approbation du modèle 3D à la pièce finie. Les propriétés matérielles sont au niveau des normes de location. La taille du produit n'est limitée que par le courage du client (et sa cupidité). Vous pouvez fabriquer des produits assez complexes, bien que la complexité des formes géométriques ne se compare pas à la possibilité de SLM, mais ils sont dans des ligues différentes. Il est possible de réaliser des produits bimétalliques et dégradés en combinant différentes poudres. Il est possible de personnaliser l'installation, en l'adaptant aux exigences du produit.
Et donc la technologie additive la plus courante, pour le développement de laquelle il a fallu:
- Concevez six fois un outil technologique à partir de zéro
- Jetez et créez un système de contrôle automatique à partir de zéro sept fois
- Apprenez à programmer les automates B&R et soyez conscient de toutes les douleurs précédentes
- Faites-vous des amis avec le support technique de Fanuka. Bonjour Vladimir Maisky!
- Réinventez les cabines scellées
- S'engager dans l'espionnage technique
- Souffrez longtemps en créant des programmes de contrôle, cherchez une solution, trouvez-la et attrapez l'euphorie. Bonjour Alexander Ragulin!
- Des dizaines de fois pour réaliser que plus vous faites de la technologie, moins vous la comprenez
- Réalisez enfin vos propres limites, acceptez-les et croyez aux processus
- Rassemblez la meilleure équipe et apprenez à faire des merveilles
Si c'était intéressant - écrivez dans les commentaires, que consacrer au prochain article? La technologie? Physique du processus? Le fer? Système de contrôle? Création de programmes de contrôle? Ou un aperçu de ce qui se fait dans le monde en utilisant cette technologie et pourquoi toutes les machines sont-elles différentes et laquelle est la meilleure?