Еще раз рад приветствовать Вас, уважаемое сообщество! Пару лет назад я начал поиск простой технологии изготовления прецизионных металлических изделий.
Так что в «фоне» я изучал разные технологии обработки металла, разные способы создания металлических изделий, от литья до фотолитографии, от токарного станка до установки ХО.
Не найдя технологии, удовлетворяющей всем моим требованиям (в основном из-за цены), я решил подумать о своей, которую и представляю на ваше рассмотрение под катом.
Обратите внимание, что это всего лишь концепция, а не готовый продукт. Также приглашаю всех принять участие в проекте по реализации этой концепции, подробности в конце статьи.
Введение
На сегодняшний день автору известно несколько способов получения металлических изделий из металлических порошков.Все эти методы имеют свои преимущества и недостатки.
Целью данной работы была разработка устройства, вобравшего в себя все преимущества перечисленных ниже способов производства, при этом устранив все недостатки.
Классическая порошковая металлургия
Технология изготовления изделий из металлических порошков (или их композиций с неметаллическими порошками).В целом процесс порошковой металлургии состоит из 3 основных стадий: смешивания порошков, уплотнения (прессования, брикетирования) и спекания.
Преимущества: - относительно простая технология.
Недостатки: — невозможно изготавливать изделия сложной формы; — необходимое оборудование (пресс-формы); - относительно невысокое разрешение и точность.
МИМ-технология
При использовании технологии MIM смесь мелкодисперсного металлического порошка и связующего впрыскивается с помощью литьевых прессов, которые практически идентичны тем, которые используются для впрыскивания термопластов.Сырьем для технологии МИМ является смесь связующего и мелкодисперсного металлического порошка, так называемое сырье.
Преимущества: — возможно изготовление изделий сложной формы; — достаточно высокая точность и разрешение.
Недостатки: - сложное и дорогое оборудование; — необходимое оборудование (формы для литья под давлением); — имеется дополнительный технологический этап — сжигание полимера; - есть расходный материал (что увеличивает стоимость конечного продукта) - полимер; — спекание необходимо в печах с защитой от окисления (вакуум, инертные газы).
SLS и SLM (3D-принтеры)
В технологии SLS порошок распыляется равномерным слоем по всей площади, после чего лазер запекает только те участки, которые соответствуют сечению модели на этом слое на данной высоте.При СЛМ частицы металла доводятся до состояния плавления и свариваются между собой, образуя жесткий каркас.
Преимущества: — возможно изготовление изделий сложной формы; — достаточно высокая точность и разрешение; — не требует оборудования; — Возможно изготовление единичных экземпляров.
Недостатки: - сложное и дорогое оборудование; - низкая скорость производства.
«Производственная система» от компании «Десктоп металл»
(тоже еще в проекте) В системе используется послойное нанесение металлического порошка и фотополимера.Порошок наносится сплошным слоем, а фотополимер – только по срезанной кромке изделия.
Затем фотополимер освещают ультрафиолетом.
Что.
получают металлополимерное изделие, окруженное порошком.
Затем полимер выжигают, а порошок спекают в печи.
Преимущества: - высокая скорость производства, - высокое разрешение и точность, - не требует оборудования, - сравнительно дешевое оборудование.
Недостатки: - требуются расходные материалы – фотополимер, — есть промежуточный этап — горение полимера.
Описание разработки
Представленное в данной работе устройство также использует в качестве исходного материала порошкообразные металлы.
Технологии
Принцип создания продукта заключается в формировании 2-х компонентных слоев, т.е.каждый слой будет содержать 2 вида порошка: основу и засыпку.
Основой является металлический порошок, из которого будет формироваться изделие.
Засыпка – это порошок, заполняющий пустоты, с температурой спекания выше, чем у основы.
Таким образом, каждый слой (который представляет собой срез изделия, т.е.
двухмерный) будет «напечатан» следующим образом: основа – изделие, засыпка – фон.
После нанесения каждого слоя происходит прижимание валиком.
После создания всех слоев полученную массу спекают в печи.
т. к.
базовый порошок имеет более низкую температуру плавления (а, следовательно, и температуру спекания), то спекаться будут только частицы этого порошка, а засыпка останется рыхлой.
Принципы работы
2-компонентные слои наносятся с помощью т.н.электрография.
Электрография (ксерография) — это метод репрографии, в котором для переноса тонера (сухих чернил) используется электрический заряд. Лазерные принтеры и копировальные аппараты работают по принципу электрографии.
Более подробную информацию об электрографии и принципе работы лазерных принтеров можно найти в эта статья в Википедии.
Для нанесения 2-х компонентов одновременно используются 2 идентичные последовательные системы электростатического переноса.
После нанесения и уплотнения следующего слоя стол, на котором производится «печать», уходит на 1 шаг (размер шага зависит от необходимого разрешения) вниз.
После нанесения всех слоев изделие запекают в духовке.
В этом случае защита от окисления (вакуум или инертный газ) не требуется, поскольку проникновение воздуха в металл изделия предотвращается засыпкой.
Преимущества разработки 1) Возможность использования серийных комплектующих (используемых в лазерных принтерах) существенно снижает стоимость устройства.
2) Высокое разрешение и точность.
3) Высокая скорость печати.
4) Отсутствие оборудования.
5) Отсутствие дополнительных расходников (начинку можно использовать неоднократно).
6) Возможно изготовление изделия сложной формы.
7) Во время выпечки не требуется защита от окисления.
8) Не обязательно использовать порошки со сферическими частицами.
Возможные проблемы и решения 1) Быстрый износ фоторолика.
Решение а) Используйте износостойкие материалы.
Решение б) Не используйте фовал вообще, т.е.
заряжайте слой напрямую.
Решение в) Разделите процесс: фотовал переносит желаемый электростатический рисунок на предыдущий слой, затем наносится порошок.
2) Разработка универсальной начинки, подходящей для разрыхлителей различных марок.
3) Разные марки порошков могут по-разному реагировать на электростатику.
Решение а) нанесение на частицу порошка какого-либо покрытия (оболочки) Решение б) использовать вместо электростатики другие физические эффекты.
Например, засыпка наносится электростатически, а в образовавшиеся углубления забивается основание методом «мастерка».
В конце поста хотелось бы еще раз напомнить, что это всего лишь концепция и многое может измениться в процессе проектирования и тестирования.
Главное в этой статье — технология создания 3D фигуры (послойное нанесение 2-х порошков, основы и засыпки).
Часто задаваемые вопросы
1) Запатентована ли технология? Нет. Технология не патентуется, потому что, во-первых, на данном этапе патентовать рано, а во-вторых, я считаю это бессмысленной тратой времени (мое мнение, что институт защиты интеллектуальной собственности в РФ, как в в большинстве стран не работает).2) Почему в статье рассматривается только порошковая металлургия? Порошковую металлургию я считаю наиболее перспективной, а также наиболее подходящей для прецизионного производства.
3) Зачем делать технологию бесплатной? Я не смогу реализовать этот проект в одиночку.
Поэтому я надеюсь с помощью этой статьи найти энтузиастов, которые смогут вдохновиться идеей и создать сообщество для ее реализации, на общественных началах.
Пусть это станет открытым проектом, доступным каждому, кто хочет реализовать себя.
В связи с этим у меня есть предложения ко всем заинтересованным специалистам из разных областей науки и техники: Если вам интересен проект и вы хотите максимально принять в нем участие, пишите в комментариях (чтобы ваши сообщения были доступны всему зарождающемуся сообществу).
P.S. Планирую продолжать рассказывать о своих разработках.
Подпишитесь, чтобы не пропустить! Если кто пропустил вот первая статья из этой серии.
Теги: #Разработка робототехники #с открытым кодом #3d-печать #3d-принтер #Промышленное программирование #Работа с 3D-графикой #CAD/CAM #металлообработка #порошковая металлургия
-
Как Я Разработал Русский Планшет
19 Oct, 24 -
Победили Ли Всплывающие Окна Firefox?
19 Oct, 24 -
Сайт Земфиры Украли Хакеры
19 Oct, 24 -
Ciklum Java Cleanup В Киеве, 1 Ноября
19 Oct, 24
