Search
+7(916)950-21-89

ТАЙНЫ АТ

Обеспечить полноценное производство, осуществляя контроль каждого этапа, а также обходиться собственными силами во всех аспектах — залог ответственного бизнеса и качественных изысканий.
 
Знание полного спектра программного обеспечения, расходных материалов, основного и вспомогательного оборудования, особенностей обучения, и подготовки помещения поможет скрупулезно проработать проект создания лаборатории или ЦАП.
 
Здесь мы будем публиковать важные, но редко освещаемые технические, технологические и организационные аспекты аддитивного производства.
секреты

Струйное нанесение связующего (BJ)

Binder Jetting – процесс АП, в котором порошковые материалы соединяются выборочным нанесением жидкого связующего (байндер/печать связующим).

Metal Binder Jetting (MBJ)

Распространенные связующие и циклы выгорания
СвязующееМатериалТемпература выгорания (°C)Время выгоранияИсточник
EGBE/изопропиловый спирт/этиленгликоль3161951
EGBE/изопропиловый спирт/этиленгликоль4201951
этиленгликоль/диэтиленгликоль316L + 316L нано2002
ExOne LB 04420 + Cu нано2003
н/д3161754
PM-B-SR1-01 ExOne420 + Si3N41705
диэтиленгликольСтекло2006
поливинилацетат/изопропиловый спиртОксиды металловИК лампа20мин7
поливинилацетат/поливинилпирролидонTiВозд. сушка24ч8
ZB60/3DSystemsTiВозд. сушка9
PM-B-SR1-04 ExOneTi + Al20010
EGME/этиленгликоль ExOneIn 625175н/д11
EGME/этиленгликоль ExOneIn 625175н/д12, 13
н/дIn 7188014
диэтиленгликоль ExOneIn 718н/дн/д15
PM-B-SR1-04 ExOneCu19016
PM-B-SR2-05 ExOneCu19017
ProMetal R-1 ExOneTiC + Ti200н/д18
Декстрин/глицеринSi/SiCВозд. сушка24ч19
Декстрин/глицеринTi₃SiC₂Воздух/7024ч20
Водорастворимый диэтиленгликольNdFeB100–1504-6ч21, 22
Крахмалы на основе полисахаридовSiн/дн/д23

Данные в таблице использованы из статьи: Asier Lores, Naiara Azurmendi, Iñigo Agote & Ester Zuza (2019): A review on recent developments in binder jetting metal additive manufacturing: materials and process characteristics, Powder Metallurgy, DOI: 10.1080/00325899.2019.1669299.

Источники:

  1. Do T, Kwon P, Shin CS. Process development toward full-density stainless steel parts with binder jetting printing. Int J Mach Tools Manuf. 2017;121 (November 2016):50–60.
  2. Elliott A, AlSalihi S, Merriman AL, et al. Infiltration of nanoparticles into porous binder Jet printed parts. Am J Eng Appl Sci. 2016;9(1):128–133.
  3. Bailey A, Merriman A, Elliott A, et al. Preliminary testing of nanoparticle effectiveness in binder jetting applications. In 27th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium, 2016. p. 1069–1077.
  4. Vangapally S, Agarwal K, Sheldon A, et al. Effect of lattice design and process parameters on dimensional and mechanical properties of binder Jet Additively manufactured stainless steel 316 for bone scaffolds. Procedia Manuf. 2017;10:750–759.
  5. Sun L, Kim Y-H, Kim D-W, et al. Densification and properties of 420 stainless steel produced by three-dimensional printing With addition of Si3N4 powder. J Manuf Sci Eng. 2009;131:061001.
  6. Cordero ZC, Siddel DH, Peter WH, et al. Strengthening of ferrous binder jet 3D printed components through bronze infiltration. Addit Manuf. 2017;15:87–92.
  7. Williams CB, Cochran JK, Rosen DW. Additive manufacturing of metallic cellular materials via three-dimensional printing. Int J Adv Manuf Technol. 2011;53(1–4):231–239.
  8. Xiong Y, Qian C, Sun J. Fabrication of porous titanium implants by three-dimensional printing and sintering at different temperatures. Dent Mater J. 2012;31:815–820.
  9. Sheydaeian E, Fishman Z, Vlasea M, et al. On the effect of throughout layer thickness variation on properties of additively manufactured cellular titanium structures. Addit Manuf. 2017;18:40–47.
  10. Dilip JJS, Miyanaji H, Lassell A, et al. A novel method to fabricate TiAl intermetallic alloy 3D parts using additive manufacturing. Def Technol. 2017;13(2):72–76.
  11. Mostafaei A, Stevens EL, Hughes ET, et al. Powder bed binder jet printed alloy 625: densification, microstructure and mechanical properties. Mater Des. 2016;108:126–135.
  12. “Mostafaei A, Toman J, Stevens EL, et al. Microstructural evolution and mechanical properties of differently heat-treated binder jet printed samples from gas- and water-atomized alloy 625 powders. Acta Mater. 2017;124:280–289.
  13. Mostafaei A, Stevens EL, Ference JJ, et al. Binder jet printing of partial denture metal framework from metal powder. In: Materials Science and Technology Conference and Exhibition. 2017; Vol. 1, p. 289–291.”
  14. Turker M, Godlinski D, Petzoldt F. Effect of production parameters on the properties of IN 718 superalloy by three-dimensional printing. Mater Charact. 2008;59(12):1728–1735.
  15. Nandwana P, Elliott AM, Siddel D, et al. Powder bed binder jet 3D printing of Inconel 718: densification, microstructural evolution and challenges. Curr Opin Solid State Mater Sci. 2017;21:207–218.
  16. Bai Y, Williams CB. An exploration of binder jetting of copper. Rapid Prototyp J. 2015;21(2):177–185.
  17. Bai Y, Wagner G, Williams CB. Effect of bimodal powder mixture on powder packing density and sintered density in binder Jetting of metals. Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium; 2015. p. 62.
  18. Levy A, Miriyev A, Elliott A, et al. Additive manufacturing of complex-shaped graded TiC/steel composites. Mater Des. 2017;118:198–203.
  19. Fu Z, Schlier L, Travitzky N, et al. Three-dimensional printing of SiSiC lattice truss structures. Mater Sci Eng A. 2013;560:851–856.
  20. Mayara M, et al. Fabrication of Ti 3 SiC 2 -based composites via three-dimensional printing: influence of processing on the final properties. Ceram Int. 2016;42:9557–9564.
  21. “Paranthaman MP, et al. Binder jetting: A novel NdFeB bonded magnet fabrication process. JOM. 2016;68(7):1978–1982.
  22. Li L, et al. A novel method combining additive manufacturing and alloy infiltration for NdFeB bonded magnet fabrication. J Magn Magn Mater. 2017;438:163–167.”
  23. Rabinskiy L, Ripetsky A, Sitnikov S, et al. Fabrication of porous silicon nitride ceramics using binder jetting technology. IOP Conf Ser Mater Sci Eng. 2016;140:012023.
Основные преимущества и недостатки различных MBJ систем
Тип связующегоПреимуществаНедостатки
ПолимерноеСовместимость
Высокая прочность “зеленой” детали
Пиролиз и остатки
Обычно требуется процесс отверждения
Суспензия металлических частицБез остатка
Не требуется процесс отверждения
Проблемы осаждения частиц и засорения форсунок
Проблемы диспергирования частиц
Окисление наночастиц
Соль металлаСнижение риска засорения
Увеличение срока годности связующего
Содержание металла ограничено растворимостью в соли
Высокие температуры и атмосфера для восстановления солей металлов
МеталлоорганическоеБолее низкая температура металлизации по сравнению с солями металлов
Контроль размера осаждаемых частиц
Улучшенная растворимость
Ограниченное содержание металла
Низкая прочность “зеленой” детали

Источник: Bai Y, Williams CB. Binder jetting additive manufacturing with a particle-free metal ink as a binder precursor. Mater Des. 2018;147:146–156.

Прямой подвод энергии и материала (DED)

Directed Energy Deposition – процесс АП, в котором энергия от внешнего источника используется для соединения материалов путем их сплавления в процессе нанесения.

L-DED (P)/LMD

DED (W)/WAAM/LWAM/EBF3

Экструзия материала (MEX/FDM/FFF/FGF)

– процесс АП, в котором материал выборочно подается через сопло или жиклер.

FFF/FDM (Fused Filament Fabrication)

FGF (Fused Granular Fabrication)

CFRTP/CFC/СF3D (Continuous carbon fiber reinforced thermoplastics)

RDM (Resin Deposition Modeling)

3DCP (3D Concrete Printing)

Струйное нанесение материала (MJ/MJP/MJM)

– процесс АП, в котором изготовление объекта осуществляют нанесением капель строительного материала.

MJ (Material Jetting)

Синтез на подложке (PBF)

Powder Bed Fusion – процесс АП, в котором энергия от внешнего источника используется для избирательного спекания/сплавления предварительно нанесенного слоя порошкового материала.

PBF/SLS (Selective Laser Sintering)

L-PBF/SLM (Selective Laser Melting)

Полное оснащение производства

Участок аддитивного производства из металла:

  1. Установка селективного лазерного плавления (3D-принтер)
  2. Термостабилизатор (чиллер)
  3. Транспортировочная тележка
  4. Сито для минусовой (минимальной) и плюсовой (максимальной) фракции
  5. Станция просеивания металлического порошка
  6. Вакуумная печь для осушения порошка
  7. Пылесос взрывозащищенный
  8. Источник бесперебойного питания
  9. Гуськовый кран с противовесом (для массивных изделий)

Участок измерения и контроля:

  1. 3D-сканер для реверс-инжиниринга
  2. Координатно-измерительная машина
  3. ПО для реверс-инжиниринга
  4. ПО для контроля
  5. Измеритель влажности порошка
  6. Измеритель текучести порошка
  7. Компьютерный томограф
  8. Профилометр
  9. Твердомер
  10. Плотномер
  11. Рентгенофлуоресцентный спектрометр, анализаторы O, N, S, C
  12. Рентгеновский дифрактометр

Участок механообработки:

  1. Фрезерный обрабатывающий центр с ЧПУ (3-х или 5-и осевой)
  2. Токарный обрабатывающий центр с ЧПУ (при необходимости)
  3. Резьбонарезной манипулятор
  4. Электроэрозионный станок/лентопильный станок

Участок постобработки:

  1. Шлифовально-полировальный станок
  2. Слесарный инструмент
  3. Бормашина подвесная
  4. Виброгалтовочный станок
  5. Пескоструйный аппарат
  6. Система сухого электрополирования
  7. Лазерная гравировка

Участок термической обработки и промывки:

  1. Электропечь ретортная в среде защитного газа (+вакуум) с горячей стенкой для титана
  2. Камерная печь с газационным коробом (850°C – 1150°C) для инконеля и кобальт-хрома
  3. Камерная печь с циркуляцией воздуха (150 °C или 450 °C) для алюминия
  4. Ультразвуковая ванна
  5. Газостат

Участок сборки:

  1. Инструмент (отвертки, пассатижи, паяльные станции)

Склад и хранение:

  1. Мебель (столы, шкафы, тумбочки)
  2. Стеллажи для готовой продукции
  3. Стеллажи для материалов
  4. Стеллажи для заготовок
  5. Стеллажи для СОЖ, масла
  6. Стеллажи для инструмента и оснастки

Участок производства и хранения газов:

  1. Рампа перепускная/моноблок (с баллонами) или криогенная установка для аргона
  2. Азотная станция
  3. Воздушный компрессор

Отдел проектирования и управления производством:

  1. Проектирование CAD
  2. Численное моделирование/топологическая оптимизация/генеративное проектирование CAE
  3. Слайсер/расслоевщик CAM для подготовки УП и лечения файлов
  4. Для эмуляции технологического процесса
  5. PDM/PLM
  6. MES/AMES для мониторинга и управления производством

E-PBF/EBM (Electronic Beam Melting)

Листовая ламинация (SL)

Sheet Lamination – процесс АП, в котором изготовление детали осуществляется послойным соединением листовых материалов.

Фотополимеризация в ванне (SLA/DLP/LCD)

– процесс АП, в котором жидкий фотополимер выборочно отверждается (полимеризуется) в ванне световым излучением.

SLA (Stereolitography)

DLP/LCD/mSLA (Digital Light Processing)

Полезные таблицы

Сранение возможностей инжекционного формования/ТПА (серийное производство), вакуумного формования/литья в силикон (мелкосерийное производство), и технологий 3D-печати (единичное производство).

icons8-right-arrow

Методы постобработки полимерных напечатанных изделий с указанием сложности и условной стоимости их освоения.

icons8-right-arrow

Сравнение свойств армированных композиционных материалов с ABS-пластиком, сплавом алюминия и сталью.

icons8-right-arrow

Условные обозначения:
FFF — технология экструзии материала, µAFP — технология экструзии непрерывной ленты углеродного волокна (Desktop Metal), рУВ — рубленное углеродное волокно, рС — рубленное волокно из стекла, нУВ — непрерывное углеродное волокно.

Не нашли свою или другую достойную компанию или институт на карте Экосистемы? 

Заполните и отправьте нам форму обратной связи — мы обязательно рассмотрим вашу заявку и, при соответствии критериям, внесем ее на вебсайт и графику.

Какую компанию или институт следует добавить в Экосистему?

Этот сайт защищен reCAPTCHA, и к нему применяются политика конфиденциальности Google и условия предоставления услуг.