מאז הופעתה של טכנולוגיית הדפסת תלת מימד, טכנולוגיית הדפסת תלת מימד יושמה בהדרגה לייצור מוצרים בפועל. ביניהם, הפיתוח של טכנולוגיית הדפסת תלת מימד לחומרי מתכת מהירה במיוחד. בתחום ההגנה הלאומית, מדינות מפותחות באירופה ובארה"ב מייחסות חשיבות רבה לפיתוח טכנולוגיית הדפסת תלת מימד מתכת ומשקיעות סכומי עתק במחקר. הדפסת תלת מימד חלקי מתכת תמיד היו במוקד המחקר והיישום. לא רק שהוא יכול להדפיס תבניות ואופניים, הוא גם יכול להדפיס כלי נשק חדשים חסרי תקדים, והוא יכול אפילו להדפיס ציוד גדול כמו מכוניות ומטוסים. כסוג חדש של טכנולוגיית ייצור חכמה, הדפסת מתכת תלת מימדית הראתה סיכוי יישום רחב מאוד, והראתה תנופת פיתוח חזקה בתחומים נוספים כגון עיצוב וייצור ציוד, תמיכה בציוד ותעופה וחלל.
1 סקירה כללית של טכנולוגיית הדפסת תלת מימד מתכת
1.1 סקירה בסיסית
רעיון הליבה של טכנולוגיית הדפסת תלת-ממד מתכת מקורו לראשונה בארצות הברית בסוף המאה ה-19, אך הוא התגבש רק באמצע ה-1980. בשנת 1986 המציא צ'ארלס האל האמריקאי את מדפסת התלת מימד הראשונה. ארצי החלה ללמוד טכנולוגיית הדפסה תלת מימדית בשנת 1991. בסביבות שנת 2000, תהליכים אלה החלו להתפתח בהדרגה ממחקר מעבדה להנדסה וייצור. באותה תקופה זה נקרא בניית אב טיפוס מהיר (RP), כלומר, דגמים לפני פיתוח דגימות. עכשיו נקראת גם טכנולוגיית אבות טיפוס מהירה, ייצור תוסף. עם זאת, לנוחות קבלת הציבור, טכנולוגיה חדשה זו מכונה ביחד הדפסת תלת מימד. הדפסת תלת מימד היא סוג של טכנולוגיית אבות טיפוס מהירה. זוהי טכנולוגיה המבוססת על עיצוב מודלים דיגיטליים, תוך שימוש בחומרים הניתנים לחיבור כגון אבקת מתכת או שרף, ובניית אובייקטים תלת מימדיים על ידי הדפסה "תוסף" שכבה אחר שכבה. הדפסת תלת מימד מתכת כונתה "המחשבה והטכנולוגיה של המאה הקודמת, השוק של המאה הזו". יתרה מכך, ארצי עשתה לאחרונה פריצת דרך בתחום הדפסת תלת מימד מתכת וחלל. התעופה והחלל של סין עשתה פריצת דרך חדשה, ומשקלם של חלקי מתכת מודפסים בתלת-ממד הופחת מ-3 ק"ג ל-600 גרם, ירידה במשקל של 80 אחוזים.
1.2 תכונות של הדפסת תלת מימד מתכת
1) דיוק גבוה. נכון לעכשיו, הדיוק של ציוד הדפסת תלת-ממד מתכת יכול להיות נשלט מתחת ל-0.05 מ"מ.
2) המחזור קצר. הדפסת תלת מימד מתכת אינה מצריכה תהליך ייצור של תבניות, מה שמקצר מאוד את זמן הייצור של הדגם. בדרך כלל, ניתן להדפיס דגם תוך מספר שעות או אפילו עשרות דקות.
3) ניתן להתאים אישית. להדפסת תלת מימד מתכת אין הגבלה למספר הדגמים המודפסים, לא משנה ניתן לייצר אחד או יותר באותה עלות.
4) מגוון חומרים. מערכת הדפסה תלת מימדית מתכת יכולה לרוב לממש הדפסה של חומרים שונים, והמגוון של החומר הזה יכול לענות על הצרכים של תחומים שונים.
5) העלות נמוכה יחסית. למרות שמערכות הדפסת תלת מימד מתכת וחומרי מתכת להדפסת תלת מימד הם יקרים יחסית כיום, אם משתמשים בהם לייצור מוצרים מותאמים אישית, עלות הייצור נמוכה יחסית.
התכת לייזר סלקטיבית (SLM)
SLM הוא חלק חשוב מתחום הדפסת תלת מימד מתכת. היסטוריית הפיתוח שלו עברה שלבים כמו סינטר של אבקה לא מתכתית בנקודת התכה נמוכה, סינטר של אבקת נקודת התכה גבוהה מצופה בנקודת התכה נמוכה, והתכה ישירה של אבקת נקודת התכה גבוהה. אוניברסיטת טקסס באוסטין הגישה בקשה לפטנט לראשונה בשנת 1986, ופיתחה בהצלחה את ציוד SLM הראשון בשנת 1988. הוא משתמש בנקודה ממוקדת עדינה כדי להמיס במהירות לחומר אבקה מוגדר מראש של 30-51 מיקרומטר, והוא יכול כמעט ישירות להשיג כל צורה. כמו גם חלקים פונקציונליים עם מליטה מתכתית מלאה. הצפיפות יכולה להגיע לכמעט 100 אחוז, דיוק הממדים יכול להגיע ל-20-50 מיקרומטר, וחספוס פני השטח יכול להגיע ל-20-30 מיקרומטר. זוהי טכנולוגיית אב טיפוס מהירה עם סיכויי פיתוח גדולים.
חומרי דפוס SLM הם לרוב אבקות מתכת חד-רכיביות, כולל נירוסטה אוסטניטית, סגסוגות על בסיס ניקל, סגסוגות על בסיס טיטניום, סגסוגות קובלט-כרום ומתכות יקרות. קרן הלייזר ממיסה במהירות את אבקת המתכת ומשיגה תעלת התכה רציפה, שיכולה להשיג ישירות חלקי מתכת צפופים כמעט בכל צורה, הדבקה מתכתית מלאה ודיוק גבוה. זוהי טכנולוגיית הדפסה תלת מימדית לחלקי מתכת עם סיכויי פיתוח גדולים. טווח היישומים שלו הורחב לתעופה וחלל, מיקרואלקטרוניקה, טיפול רפואי, תכשיטים ותעשיות אחרות.
ישנם יותר מ-50 גורמים משפיעים בתהליך ה-SLM, ויש שש קטגוריות בעלות השפעה חשובה על אפקט היציקה: תכונות החומר, מערכות לייזר ונתיבים אופטיים, תכונות סריקה, אטמוספרה של יציקה, תכונות גיאומטריות יציקות וגורמי ציוד. . כיום, חוקרים בארץ ובחו"ל מבצעים בעיקר מחקר תהליכי וחקר יישומים על גורמי ההשפעה הנ"ל, במטרה לפתור פגמים בתהליך היציקה ולשפר את איכות החלקים היצוקים. מבחינת מחקר תהליכים, פרמטרי התהליך החשובים בתהליך גיבוש SLM כוללים כוח לייזר, מהירות סריקה, עובי שכבת אבקה, מרחק סריקה, אסטרטגיית סריקה וכו'. על ידי שילוב פרמטרים שונים של תהליך, ניתן לייעל את איכות הצורה.
JR עוסקת בהדפסת תלת מימד כבר יותר מ-10 שנים, אנא אל תהסס לפנות אלינו כדי ללמוד עוד על הדפסת תלת מימד מתכת שלנו.