Согласно результатам недавнего отчета Wohlers, рынок товаров и услуг для аддитивного производства за последний год вырос примерно на 18.3%. Такие показатели подтверждают не только продолжающееся восстановление рынка после пандемии, но и неуклонно растущее значение этого сектора. Что касается актуальных технологий 3D печати, то все более востребованными среди них становятся те, которые используют металл и керамику.
По данным отчета AMPOWER, рынок аддитивного производства из металлов в настоящее время стоит более 3 миллиардов долларов, а его прогнозируемый рост составляет 26.1%. Ожидается, что к 2032 году сектор аддитивного производства из керамики достигнет отметки $400 миллионов – в 7 раз больше, чем в 2020 году.
Однако в наши дни по-прежнему остаются барьеры для внедрения инновационных методов 3D печати из керамики и металла. Например, необходимость применения порошка и суспензий для большинства аддитивных технологий такого типа. Это не только приводит к дополнительным расходам, но и требует значительных ресурсов на постобработку. Не говоря уже о том, что обработка этого сырья в ходе производственного процесса сопряжена с рядом недостатков, которые ограничивают внедрение и масштабирование аддитивного производства.
Указанные риски в большей степени характерны для опасных материалов и лазеров, а также для тех методов, которые подразумевают ручную переработку и удаление порошка. К счастью, решить эту проблему позволяют альтернативные технологии 3D печати. Израильская компания XJet разработала технологию NanoParticle Jetting (NPJ), в качестве материала здесь используется не порошок, а чернила. Это дает возможность получать детали с высоким уровнем детализации и достойной точностью печати. Далее мы расскажем о том, как именно работает эта технология.
Принцип действия технологии NPJ
NanoParticle Jetting – это уникальное решение как для керамической, так и для металлической 3D печати. Как правило, аддитивное производство из перечисленных категорий материалов требует применения рассыпчатого порошка или суспензии. В процессе изготовления деталей выполняется распределение сыпучего материала перед связыванием или спеканием слоя. Однако NPJ работает по-другому. По своему принципу действия технология скорее относится к струйной печати (MJ), несмотря на характеристики керамики или металлов. Это значит, что жидкий материал в процессе распыляется прямо на рабочую область, что устраняет необходимость применения порошка.
Для этих целей XJet разработала специальные чернила, в состав которых входят диспергированные твердые наночастицы металлического или керамического происхождений. Впоследствии они распыляются на поверхность печатного лотка для оформления необходимой детали. Важным преимуществом технологии является простота ее применения. Чернила упакованы в запечатанные картриджи, а пользователи могут одновременно задействовать несколько разных веществ. В том числе здесь есть вспомогательный водорастворимый материал, который легко удаляется.
XJet тщательно оптимизировала и автоматизировала свою технологию для легкого и быстрого производства изделий. В результате весь ее процесс состоит из нескольких последовательно выполняемых этапов под названием “Печать-Промывка-Спекание”. Она гораздо проще многих других подобных технологий, что делает метод 3D печати NanoParticle Jetting доступным и удобным не только для опытных, но и для начинающих пользователей.
Преимущества беспудровой печати, по сравнению с традиционными методами
Беспудровые технологии 3D печати предлагают ряд важных преимуществ, по сравнению с традиционным аддитивным производством из металла или керамики. Причем они не ограничиваются одной лишь простотой применения. Кроме того, отказ от порошка делает процесс более безопасным для пользователей. Это связано с тем, что работа с порошком требует специальной защитной экипировки, чтобы не допустить вдыхания опасной субстанции. Беспудровый процесс устраняет этот важный недостаток.
Далее, NPJ является более экологичной, чем порошковые технологии. 3D печать в целом считается менее вредной для экологии, чем классические методы производства, поскольку при ней используется меньше материала. Однако определенные отходы здесь все же присутствуют – особенно в порошковой печати. NPJ же практически полностью лишена этого недостатка. В частности, используемые в ней поддержки изготавливаются из водорастворимого материала, поэтому их можно быстро смыть обычной водой, а не снимать вручную. Это значит, что в процессе печати будет производиться меньше отходов, что делает производство более экологичным.
Кроме того, спекание при NPJ выполняется быстрее и при менее высокой температуре. Данный фактор позволяет уменьшить усадку, что критически важно для аддитивного производства. Наконец, технология дает возможность печатать с более высоким разрешением, что обеспечивает улучшенное качество готовых деталей: оно касается их поверхности и характеристик. Процесс полностью автоматизирован и требует лишь минимального участия пользователя. Это помогает существенно упростить и ускорить 3D печать из керамики и металла, сделав ее более эффективной и удобной для любых масштабов производства.
Нелишним будет отметить, что беспудровую технологию печати NanoParticle Jetting также можно использовать в дополнение к традиционным методам изготовления керамики. Компания CeramTec, мировой лидер в сфере производства технической керамики, недавно приобрела технологию NPJ у XJet для своего подразделения по 3D печати. Таким образом она планирует расширить возможности и открыть новые рынки сбыта продукции.
