diy 3d принтер, сплавление металического порошка

Подписаться на 3Dtoday
rPman
Идет загрузка
Загрузка
13 Февраля 2016
1837
38
печатает на WANHAO Duplicator i3
Вопросы и Ответы
Задался вопросом, какие технологии существуют для печати металлом.

Фрезерные и другие станки пока не рассматриваем, хотелось бы технологии 'по проще' и 'по универсальней' одновременно.
Разновидности комбинаций классической печати (порошок+жидкий клей в печатающей головке) для печати каркаса как формы для литья тоже не рассматриваем хотя мне нравится эта технология.

Первое что приходит на ум - сварка, точечное наплавление металла (обычная электродуговая сварка), есть даже примеры с использованием роботизированной руки... полагаю инертный газ можно сэкономить, если печатать в герметичном пространстве, остаются электроды (как источник материала) и электроэнергия - как основной (по цене) расходник, при этом метал можно заранее нагреть до температуры ниже плавления чем-нибудь по дешевле.
Как я понимаю разновидности этого принципа могут использовать вместо электрода и дуги электроразряда - лазеры и точно подаваемый в их фокус порошок, который плавится при подлете к печатаемому объекту и налипает на него.

Второе, я так понимаю, самое распространенное - это послойное лазерное спекание порошка, наверное для уменьшения цены лазера (газовая смесь деградирует?) и газовую смесь для него подают как расходник, электричество тут еще больше уходит так как кпд лазеров очень низкое. Полагаю ebm (электронно лучевая плавка) даже круче, что там является расходником?

Внимание вопрос:
А если совместить принципы порошкового принтера и дуговой сварки? Возможно ли точное позиционирование дуги электроразряда от электрода до порошка с высокой точностью? Тогда единственной головной болью станет выбор электрода и единственный заметный расходник - электричество и тепло.

Есть ли тут какие то сложности для реализации такого принтера в наколенном варианте?
Ответы на вопрос

Ответы

13 Фев 02:17
печатает на WANHAO Duplicator 4X
0
Выбор электрода? А из чего выбираете?
13 Фев 12:11
печатает на WANHAO Duplicator i3
0
Ключевое слово - нерасходуемые электроды, как вариант, когда область формирования дуги постоянно меняется (например кончик электрода в виде полусферы и она вращается, попутно охлаждаясь)... тут и медь справится.
13 Фев 12:41
печатает на WANHAO Duplicator i3
0
Видел как на Митинском рынке точечной сваркой паяли связку аккумуляторов для шуруповерта... Вот о таком аппаратике можно задуматься...
13 Фев 13:25
печатает на WANHAO Duplicator i3
0
А я видел сварку на кислородно-водородной смеси, которую тут же электролизом добывали из воды... всякое бывает, вопрос как это приспособить под нужды 3d-печати.
13 Фев 07:24
печатает на RepRap
1
При попадании дуги в неоднородный электрод появляется микровзрыв, который в случае с порошком будет его разбрасывать, образуя кратер, а потом уже дуга будет бить по краям кратера, как по наименьшему пути. Т.е. точно позиционировать дугу не получится 100%. О каком расходнике в газовом лезере вы говорите? Ограниченный ресурс данных лазеров связан не с деградацией газа, а с деградацией электродов и насыщением газа парами металла с этих электродов. Трубки лазеров не являются перезаправляемыми. Я думаю что 40-60 ваттного лазера вполне хватит для спекания порошка с сухой фракцией клеющего вещества.
13 Фев 11:06
печатает на WANHAO Duplicator i3
0
Про микровзрыв - печально, уменьшением расстояния между порошком и электродом это уменьшить не получится?

Про деградацию лазера это больше мои догадки, просто когда стоимость простого 100-ватного лазера на 5000 часов обойдется в 15-30т.р. то слишком уж
дорогой расходник получается.
13 Фев 12:43
печатает на WANHAO Duplicator i3
0
может взять несколько менее мощных полупроводниковых?
13 Фев 13:23
печатает на WANHAO Duplicator i3
0
В принципе я думал о сетке и электромагнитном поле, меняя параметры поля над сеткой можно (в теории) управлять местом возникновения разряда. Т.е. в идеале вообоще без механической системы позиционирования... мечта
13 Фев 17:51
печатает на RepRap
0
А смысл?
1. Несколько менее мощных полупроводниковых лазеров при той же суммарной мощности будут стоить как самолет
2. У полупроводниковых лазеров есть такое явление, как деградация рабочего тела и время наработки уж поверьте намного меньше заявленных для газового лазера 5000 часов.
13 Фев 17:49
печатает на RepRap
0
Уменьшением расстояния ничего не добиться, будет тоже самое. По поводу газового лазера 5000 часов наработки это ооооочень много. Именно 5000 часов работы трубки. Это больше полутора лет работы при непрерывной работе лазера по 8 часов в день, а по сути в день лазер будет работать часа 2-3 вот и считайте.
13 Фев 17:32
0
видел такие машины на ютубе. Что-то большое-немецкое. Рабочий материал - металлический порошок, напыляемый через сопло в струе инертного газа, разогретого дугой. Фактически - разновидность плазменного напыления. Совершенно недомашняя и далеко-не-всем-доступная лабораторная технология. Газы, мелкодисперсные порошки, высокие напряжения требуют выделенных помещений, прямых рук и средств защиты.
теоретически, можно взять достаточно умный плазморез (чтобы можно было регулировать работу с дугой программно) , доработать ему голову для вдува порошка в зону расплава, доработать блок контроля высоты дуги, чтобы дуга не резала, а успевала разогреть металл, поставить все это поделие на координатку.
Результат будет не слишком тонкий - т.к. сопло совсем не микронных размеров и маленьким его сделать вряд-ли получится сходу.

имхо. для дома-для семьи может быть любопытной технологией -- я таких не видел, но чем черт не шутит - послойная точечная сварка листов аллюминевой фольги. точечная сварка такой толщины - достаточно дешева, не надо особо газов, фольга доступна, разматывать ее достаточно легко. пробить контур по координатам и обрезать резаком, типа того 3д-принтера по обычной бумаге.
Если сварка (а может и резка) будет лазерная, то еще и быстро будет. но дорогоблин.
13 Фев 22:10
печатает на WANHAO Duplicator i3
1
Не очень мне нравится система, где необходимо очень точно подстраивать механику, температуру плавления и подачу материала, так как любые отклонения от цели будут давать промахи, грубо говоря расплавленный метал будет плеваться мимо на уже напечатанную ранее часть детали.
-----

По мне, весь смак в технологии лазерного спекания порошка- минимизация движущихся частей, по сути там только отклоняющая зеркало система + система охлаждения механика, остальное достаточно дубовая электроника и герметичная камера.

Под вопросом еще система покрытия тонким слоем порошка, но как я понимаю это барабан (вру, стержень), крутится со скоростью как бы катясь по поверхности, толкая перед собой излишки порошка, сверху же на этот барабан нужно подавать порошок равномерно (может второй барабан, вращающийся в другую сторону и не касающийся печатаемой области но на небольшом расстоянии от первого)
14 Фев 12:39
0
нравится-не нравится - тут дело другое. Эффективность по затратам к результату, вот в чем основной критерий - если результат будет удовлетворять, будем как и сейчас, отстраивать ретракты, спорить о достоинствах разных схем координации и прошивок.
Для домашнего применения все эти технологии - не очень хороши.
Ближайший аналог для мелких форм - зубопротезная или ювелирная мастерская. Они работают с моделями, переносят их в восковки, далее занимаются литьем. По идее, можно организовать полный цикл такого рода достаточно компактно-экологично, но явно не дешево и явно не для блондинков.
14 Фев 14:27
печатает на WANHAO Duplicator i3
1
Слово 'нравится' я использовал в том плане что 'на коленке' точную механику сделать практически нереально, поэтому необходимо выбирать технологии, у которых основа процесса не будет так сложна для реализации.

Системы печати 'по порошку', мне кажутся предельно простыми и в то же время практически без особых проблем (кроме постобработки конечно)
Вот бы придумать, как сделать горелку, чтобы ее факел не сдувал порошок (или сдувал заметно меньше требуемой точности), тогда создание принтера по металлу превращается в простейшую переделку уже существуцющей системы позиционирования головки и системы подачи порошка.

Да, литье, сейчас самая доступная из технологий печати-по-металлу, на выбор - печать выжигаемой формы или печать каркаса формы для заливки.
14 Фев 14:40
1
ну собственно - переход к изготовлению в 2 фазы - скрепление порошка связующим и запекание. Связующее может быть водное. может быть плавящееся. и ничего не сдувает. Дома играться в вещества я, пожалуй, побрезгую. в гараже еще ничего, но гараж - почти космическая технология для меня :)

Кстати - коленки бывают разные. Такое распространение ЧПУ систем дома\личном доступе - это, наверное, то самое будущее, о котором так много писали. Лазерная резка, плазменная резка, электроэррозионная обработка, чпу-токарники\фрезеры\пенорезы, водяная резка, лазерные уровни, пирометры и интерферометры - это все я видел в гаражах и мелких мастерских.
народ делает космос на коленке, покупая запчасти на али :)
14 Фев 23:15
печатает на WANHAO Duplicator i3
0
Я тут подумал, метал плавят не спроста в вакууме или с использованием инертных газов, чтобы не получалось что то не нужное, смешиваясь из воздуха, а при использовании газовой горелки много что неприятное может присоседиться к металлу... по всему объему изделия, даже титан и тот с водой (водородная горелка) при высокой температуре что то образует.

Да, просто наличие 3D-принтера по пластику уже поднимает возможности до выше средних (восхитился уже когда читал про литье алюминия выжиганием), но боюсь космос еще, пока, недоступен.
14 Фев 23:37
0
металлы окисляются кислородом. оксиды плохо влияют на прочность.
14 Фев 00:17
печатает на Kossel Kit
1
Как то так. ;)
14 Фев 00:41
печатает на WANHAO Duplicator i3
0
Класс, соединить 3D-печать и фрезу, тут же обрабатывает, досвеврливает и шлифует в процессе печати.

софт к этому девайсу наверное стоит не меньше его самого :)
14 Фев 07:35
печатает на Kossel Kit
0
Софт, как правило, в комплекте. Но, наверняка есть и сторонний.
14 Фев 11:34
печатает на WANHAO Duplicator i3
0
мне больше интересно способен ли софт формировать gcode для этого девайса по просто модели... в каком месте нужно остановиться и переключиться на фрезу, где шлифовать, где сверлить... и как выбрать где сверлить а где обводить печатью дырочки
14 Фев 12:34
0
обычно програмные пакеты для CAD включают в себя модель станка, в которую изготавляемая модель вносится как составная часть. Соответственно, при генерации программы, оператор делит задачи на шаги, которые определяют инструменты для операции, а модель станка не дает уйти за пределы ограничений. Софт для таких станков дороже механики.
14 Фев 01:46
печатает на WANHAO Duplicator i3
0
У меня есть идея использовать вместо пластика медно-серебряный припой и горелку (пропан+кислород). Можно медью печатать...
14 Фев 11:31
печатает на WANHAO Duplicator i3
0
я думал над чем то похожим, греть можно почти чем угодно, (помню восхитился от самодельных горелок на кислородно-водородной смеси, добываемой электролизом, температура там до пары тысяч градусов дойти может а размер сопла хоть игла шприца)

Проволока - точка будет жирной, и retract непонятно как делать (хотя думаю остановить подачу проволоки и поднять головку вверх должно помочь) или конструктивно печатающую головку делать точно такой же как для пластика? но как и из чего? из титана? датчик температуры тоже важен, на 1000 градусов в магазине не продаются... понятно можно сколхозить термопару но кто и как будет тюнить значения температур?
14 Фев 15:14
печатает на WANHAO Duplicator i3
0
Я думаю там необязательно ставить датчик.
Температура плавления нержавейки 1400-1800 градусов
Температура плавления нержавейки 1000-1100 градусов
Температура плавления медного порядка 450 градусов
Медный припой плавится при не очень высоких температурах.

Основные характеристики горючих газов (как я понимаю с кислородом)
Жаропроизводительность представляет собой максимальную температуру, развиваемую при полном сгорании сухого топлива в необходимом для горения количестве воздуха .
Жаропроизводительность, °С,
  • метан 2043,
  • пропан 2500,
  • бутан 2118,
  • водород 2235,
  • ацетилен 3620.
  • МАПП газ 2960
Зачем нам датчик температуры? Настраивать горелку в автоматическом режиме мы замучаемся. Ее один раз выстроил на подходящий режим и все. Можно бесконтактным инфракрасным пирометром проконтролировать... Здесь пластика нет. Вероятность что нержавейка расплавится и потечет невелика...
Но горелку придется делать свою... внутри трубка для припоя, снаружи цилиндрическая горелка кислород+пропан, которая направлена вниз и греет уже наплавленный припой.

Я правда хоть убей не могу понять кому это нужно... ))) Кроме каких-то дизайнерско-эстетических вещей из медных сплавов, где это может пригодиться... Хотя, хитрые теплообменники можно печатать...
14 Фев 15:20
печатает на WANHAO Duplicator i3
0
Прочность металлических изделий заметно выше пластиковых, это одна из главных причин.
p.s. не хотелось бы еще заниматься FDM принтерами, точность изделий низкая (по высоте), заморочки с поддержкой (сильные заморочки!)

p.p.s. а еще метал ток проводит,... тут кто то хотел рисовать дорожки на платах напрямую, а чередуя разные типы печатающих головок делать многослойные платы.
14 Фев 15:31
печатает на WANHAO Duplicator i3
0
Кстати здесь можно обойтись при желании без поддержек с поворотной горелкой. А по поводу электропроводности.. это ж какая термостойкость диэлектрической основы должна быть )))
Кстати можно ведь хотэнд и электричеством греть... А если туда и 3 фазы дать...
14 Фев 21:05
печатает на WANHAO Duplicator i3
0
это ж какая термостойкость диэлектрической основы должна быть )))
хи,хи.. но
Стекло, очень дешево и безопасно для окружающих (правда хрупкое), то же селикатное плавится примерно при тех же температурах что и алюминий, очень доступный и удобный материал для печати по металлу.
Кстати здесь можно обойтись при желании без поддержек с поворотной горелкой
??? законы физики никто не отменял, мы же послойно печатаем, на чем вы будете держать свисающие кромки гриба, например.
14 Фев 21:18
печатает на WANHAO Duplicator i3
0
Жидкий припой все равно обладает какой-то вязкостью. Если мы деталь не прогреваем полностью до жидкого состояния, а только наплавляем жидкую часть на твердую, он будет сразу застывать. Но тут очень важно подбирать температурный режим, можем и не попасть...

Че-то стекло мне совсем как материал для послойной печати не нравится... Если коэффициенты теплового расширения будут сильно отличаться, деталь будет рассыпаться на слои...
Блин представляю себе двухэкструдерный принтер с медью и стеклом... Со стеклом кто-то делал, но там это все внутри печки делалось...
14 Фев 23:03
печатает на WANHAO Duplicator i3
0
Стеклом можно (нужно!) делать не монолитную, а сетку, это решит кучу проблем с прочностью, расширением (каждый последующий слой будет касаться предыдущий не по всей поверхности) и т.п.
Собственно использование нитей из стекла используют давно: стеклоткань, стеклобумага, стекловата - на порядок прочнее ее оригинальных аналогов (необходимо только разработать печатающую головку, способную выдавать тонкую стеклянную нить, или сразу несколько, как из лейки)

Для повышения прочности можно дополнительно армировать изделие металлом, там где он вдруг не нужен в цели.
14 Фев 23:39
0
если что - стекло это тоже термопласт :) печатайте уж стеклом тогда сразу.
14 Фев 23:44
печатает на WANHAO Duplicator i3
0
я хочу обсуждения - как сделать такой девайс, какие технологии выбирать, материаллы и главное чтобы подешевле ;)
p.s. печать стеклом того же уровня сложности что и печать металлом, даже сложнее.
p.p.s. если механизм подачи материалла идеально ровным прутком отработан на FDM принтерах, то что делать со стеклом?
14 Фев 23:54
печатает на WANHAO Duplicator i3
0
Засыпать бункер с песком
15 Фев 10:40
печатает на WANHAO Duplicator i3
0
Самотеком жидкое стекло не потечёт через маленькие дырочки (чтобы были нити, способные гнуться)
15 Фев 13:20
печатает на WANHAO Duplicator i3
0
В бункере обычно шнек делают
15 Фев 15:16
0
работать придется с расплавленным объемом. Посмотрите - недавно MIT студенты публиковали свой вариант.
Шнек, подача поршнем, давлением газа и т.п. Дросселирование потока - клапаном на башке.
15 Фев 15:24
печатает на WANHAO Duplicator i3
0
вы видели толщину 'нити' у этих студентов?
p.s. конечно, под давлением, поршнем... из чего делать, готовые при 500-1000 градусах не густо в наличии
15 Фев 15:33
0
металл, керамика. Да пребудут с вами священные Кувалда, Сварка и Болгарка.

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.