Главная Новости Что такое 3D печать методом холодного напыления?

Что такое 3D печать методом холодного напыления?

OxyGena

Количество существующих сейчас технологий 3D печати может казаться бесконечным, хотя на самом деле они делятся всего на 7 категорий. В этой статье мы расскажем о весьма перспективном методе аддитивного производства – холодном газодинамическом напылении (cold spray). Данный процесс помогает создавать покрытие из металлического порошка, напыляя его на высокой скорости при помощи сверхзвукового газового потока, который в 4 раза превышает скорость звука. При этом частицы порошка наносятся на подложку из металла на расстоянии примерно в 25 мм.

Холодное напыление позволяет не только наносить покрытие на металлические детали, но и формировать объекты целиком, что делает его полноценным методом 3D печати. Эта технология была изобретена учеными из Института Теоретической и Прикладной Механики (ИТПМ) Сибирского филиала Академии Наук СССР в 1980-х годах. Исследователи нашли способ, как можно наносить твердые частицы на разные виды поверхностей под воздействием потока газа в условиях комнатной температуры.

Что касается 3D печати методом холодного напыления, то эта технология подходит как для создания изделий с нуля, так и для ремонта сломанных или поврежденных деталей. В ходе производства задействуют сопло-распылитель и роботизированные манипуляторы, которые перемещают подложку или само сопло для напыления металлического порошка на весь объект или его отдельные части. Итак, какие преимущества и недостатки есть у этого процесса? В каких сферах и для каких целей его применяют?

Преимущества и недостатки 3D печати холодным напылением

Одним из основных преимуществ холодного напыления, по сравнению с горячим, является то, что температура при этом процессе не превышает 900 С. Поэтому его можно использовать для обработки термочувствительных материалов (в том числе, с наноструктурой), так как частицы металла не плавятся во время печати. Также этот метод подходит для чувствительных к воздействию кислорода металлов – например, титана и алюминия, оба из которых окисляются. Холодное напыление позволяет производить детали в весьма короткий срок – быстрее, чем с применением других популярных технологий 3D печати (SLM, EBM или LMD).

Еще с его помощью можно создавать изделия любых размеров без каких-либо ограничений. Этот метод подходит для обработки множества распространенных металлов и их сплавов, включая алюминий, медь, никель, сталь и титан, а также благородные металлы: золото, серебро и платину. Не менее хорошо он сочетается с огнеупорными материалами. Более того, аддитивное производство методом холодного напыления дает важные преимущества при ремонте поврежденных или заржавевших деталей, особенно в аэрокосмической отрасли.

При этом основными недостатками данной технологии являются ограниченная геометрия создаваемых изделий, низкая плотность и точность печати, а также увеличение хрупкости металла (охрупчивание). На рынке доступно не так много оборудования для холодного напыления, по сравнению с другими технологиями 3D печати: принтеры такого типа выпускают лишь несколько производителей. Готовые детали обязательно нуждаются во фрезеровке, позволяющей сгладить их поверхности и заострить края для придания необходимой формы.

Производители и сферы применения технологии

Одним из самых известных поставщиков оборудования для 3D печати методом холодного напыления является компания SpEE3D с запатентованной ей технологией нанесения частиц Supersonic. Производитель утверждает, что разработанный им принтер WarpSPEE3D работает в 1000 раз быстрее, чем традиционные технологии аддитивного производства из металла (а именно, Binder Jetting и DMLS). По его мнению, созданная им технология – единственная на рынке, которая позволяет изготавливать детали дешевле, чем на станках с ЧПУ и удобнее, чем при помощи литья.

Еще одним ключевым производителем в этом секторе считается Impact Innovations – немецкая компания, которая специализируется на разработке комплексных решений для печати холодным напылением. В списке ее продуктов представлен набор Cold Spray Systems, куда входит пистолет-распылитель, устройство для подачи порошка, панель управления, модуль водяного охлаждения и подогреватель порошка. Компания VRC Metal Systems предлагает мобильную систему холодного напыления, а также несколько интегрированных решений с ЧПУ. В числе поставщиков материалов для этой технологии можно отметить шведскую фирму Höganäs.

Хотя 3D печать методом холодного напыления считается нишевой технологией, она достойно зарекомендовала себя в ряде отраслей. В 2009 году компания General Electric получила от правительства Германии грант на исследования по модернизации ракетных двигателей. В ходе проекта она разработала и изготовила турбовентиляторный двигатель большого размера методом холодного напыления, что обеспечило существенную экономию средств. Также эта технология подходит для создания решетчатых компонентов сопел ракет, камер сгорания и других аэрокосмических деталей для их укрепления. Упомянутая ранее компания SpEE3D использует эту методику во многих сферах: от космических аппаратов до продукции военного назначения.

Вам также может понравится