Jak wygląda proces druku 3D z metalu? Nudno…

Druk 3D z metalu to obecnie najbardziej pożądana technologia przyrostowa spośród wszystkich dostępnych jej odmian i wariantów. Od kilku lat jest z powodzeniem wykorzystywana w przemyśle kosmicznym i lotniczym do produkcji końcowych części, wykorzystywanych w sondach, wahadłowcach czy samolotach. Sukcesywnie wkracza też w świat motoryzacji oraz przemysłu ciężkiego, gdzie prowadzone są zaawansowane prace nad tym, aby wykorzystywać drukarki 3D do metalu w produkcji niskoseryjnej części do aut lub maszyn.

Druk 3D z metalu polega na selektywnym spiekaniu kolejnych warstw sproszkowanego metalu wiązką lasera (lub w przypadku technologii EBM – elektronów). Najpierw na stole roboczym drukarki 3D rozsypywany jest materiał, na którym wiązka lasera „rysuje” pożądany kształt, tworząc warstwę modelu 3D. Następnie stół roboczy obniża się o wysokość zadanej wcześniej warstwy, nanoszona jest kolejna warstwa proszku, który ponownie jest spiekany. Proces ten został dość szczegółowo opisany przez Paulinę Winczewską w jednym z wcześniejszych artykułów.

Efektem końcowym są w pełni funkcjonalne, metalowe obiekty – najbardziej pożądana rzecz z drukarki 3D w świecie przemysłu ciężkiego. Niestety druk 3D z metalu ma dwie dość istotne wady – po pierwsze zarówno drukarki 3D jak i materiały eksploatacyjne do nich – czyli sproszkowany metal, są niezwykle drogie, po drugie, ich obsługa – począwszy od przygotowania modelu do druku 3D, po jego wykończenie po wydrukowaniu są niezwykle skomplikowane.

Koszt drukarek 3D w przeliczeniu na złotówki zaczyna się od 1 miliona PLN wzwyż (częściej jest to 1,5 mln PLN), a zasypanie stołu roboczego urządzenia sproszkowanym metalem to minimum kilkadziesiąt tysięcy (wszystko zależy od rozmiaru komory roboczej). Drukarka 3D do metalu powinna pracować w dedykowanym pomieszczeniu wyposażonym w klimatyzację i wentylację. Niezbędne są też maszyny i narzędzia, służące do obróbki wydrukowanych modeli 3D. Począwszy od odkrojenia wydruku 3D od stołu roboczego (po wydrukowaniu jest on spojony ze stołem), a skończywszy na jego wypolerowaniu i wygładzeniu (wydruki z metalu są ziarniste i porowate).

Koniec końców należy założyć, że drukarka 3D o obszarze roboczym na poziomie +20 cm w każdej z osi XYZ, dostosowanie pomieszczenia, w którym pracuje oraz narzędzia i maszyny peryferyjne to koszt rzędu 4-5 mln PLN. Do tego trzeba naturalnie doliczyć jeszcze materiał…

Jak wygląda druk 3D z metalu w praktyce? Dość nudno… Na pierwszy rzut oka nie różni się praktycznie niczym od druku 3D w technologii SLS. Na powierzchni sproszkowanego metalu tańczy wiązka lasera „rysując” kształt kolejnej warstwy modelu. Gdy „rysunek” zostanie ukończony, rozsypywana jest kolejna warstwa i proces zaczyna się od początku.

Amerykańska firma Imperial Machine & Tool Co. zamieściła „niezwykle porywający” film prezentujący wydruk 3D z metalu, odbywający się na drukarce 3D SLM 280 HL z SLM Solutions. Wydruk został wykonany z tytanu, a wysokość drukowanej warstwy wynosiła 50 mikronów. Chociaż technologia FDM jest bez porównania mniej doskonała w kwestii finalnych produktów, nie da się ukryć, że pod kątem efektywności samego procesu druku 3D nie ma sobie równych…