В последнее время мир 3D-печати переживает настоящую революцию благодаря появлению доступных технологий печати металлом. Одно из самых примечательных нововведений - использование технологии Selective Laser Melting (SLM) в сочетании с обычными оптоволоконными настольными граверами, что позволяет осуществлять печать металлом прямо дома.
Автор - Alexey Bykovskiy
Технология SLM в домашних условиях Selective Laser Melting (SLM) - это процесс, при котором металлический порошок плавится лазером для создания твердых объектов по слоям. Традиционно это было прерогативой промышленных установок, но мы попробовали добиться результата в домашних условиях. Суть инновации заключается в применении стандартных оптоволоконных настольных граверов, которые модифицированы для работы с Алюминий-магниевым порошком. Нужен был бункер для точного дискретного перемещения плоскости для печати.
Одной из уникальных особенностей системы является "бункер" для металлического порошка, напечатанный на обычном 3D-принтере из пластика. Основная задача была сделать дешево, так как это эксперимент. Напечатал "шахту бункера" внутри плотно перемещается вверх вниз кубик из пластика, кубик плотно подогнан по стенкам. В качестве механизма дискретного перемещения на заданное расстояние служит стопка нарезанной бумаги. Толщина листов задает и толщину будущего слоя. Алюминиевый порошок подается в бункер просто засыпается прям сверху и равняется ракелем. Уникальность конструкции в том, что опускание площадки для печати выполняется вручную. Пользователь вынимает тонкие листы из под кубика, благодаря чему площадка опускается на заданное расстояние и позволяет лазеру обрабатывать новый слой порошка.
Для разбиения STL файла на слои мне пришлось написать плагин для программы EzCAD2. Данный плагин способен загружать модель и затем разбивать ее на слои заданной толщины. Бывают случаи, когда модель нужно напечатать, а бывают случаи, когда модель должна быть в негативе, и печатать нужно все вокруг, а сама модель как бы вычитается из болванки. Есть и такая функция. Так что с разбиением модели проблем не возникало.
Так как после «печати» каждого слоя программа должна была стоять и ждать команды пока оператор вынимал бумажки, равнял порошок, нажимал педаль для печати следующего слоя, необходимо было прописать на некоторые пины ту самую педаль и научить программу ждать команды. Но в принципе, это не было сложно.
Итак следующим этапом пробуем что то напечатать. А точнее кольцо (скачено бесплатно)
Как видно, без инертного газа, порошок просто сгорает, но было трудно держать телефон в мешке. Мешок буквально это полиэтиленовый мешок который был призван создать герметичную камеру.
так был подключен баллон с Аргоном, кстати алюминиевый сплав был выбран так как у него низкая относительно порошка из нержавейки температура плавления. Для лазерных источников Raycus 50W QB хорошо подходит.
Итак вернемся, для съемки даже короткого ролика приходилось открывать мешок и аккуратно опускать камеру, пока атмосферный воздух и Аргон не слишком перемешались, удалось записать короткое видео.
Весь газ в результате улетучивался и приходилось наполнять мешок заново, не думаю что в таких дозах дышать Аргоном вредно. Газ инертный, но главное что улетучивался газ и в процессе печати. приходилось , каждый слой я печатал в надутом мешке потом приспускал его чтобы ракелем нанести новый слой и затем надувал мешок снова. Занятие "такое себе"
итак после 8 часов эксперимента, вот что получилось:
как видно было несколько попыток, две или три я не стал фотографировать так как там нечто было смотреть. Вывод, технология пригодна для "Печати в домашних условиях" но требует сноровки.
Порошок: Алюминий-магниевый сплав
программное обеспечение: EzCAD2
Методология проведения эксперимента:
Цель исследования: Адаптация технологии SLM, традиционно используемой в промышленности, для применения в домашних условиях.
Используемые материалы и оборудование:
Материалы: Алюминий-магниевый порошок для 3D-печати.
Используемый газ: Аргон
Оборудование: Стандартные оптоволоконные настольные гравер с источником Raycus 50W QB, модифицированные для работы с металлическим порошком.
Бункер для порошка: Пластиковый, напечатан на 3Д принтере. с ручным разглаживанием порошка и ручным вертикальным сдвигом за счет листов определенной толщины.
Модификация оборудования: Гравер был адаптированы для данного эксперимента, путем выведения дополнительной кнопки и программирование макроса, таким образом что после каждого слоя у оператора была возможность спустить вниз пластиковый бункер, разгладить новую порцию порошка и вновь закачать газ в мешок.
Разработка дополнительного устройства (бункер): Создание бункера для точного и дискретного перемещения плоскости печати. размеры печатаемой области 25*25*25мм сам бункер выполнен из пластика но на дне печатной площадки приклеена металлическая пластинка 20*20мм. Подвижная часть бункера сдвигается вниз дискретно толщине используемых пластинок. Использовался картон толщиной 0.7мм
Процесс печати:
Подготовка: Подготовка материалов, по всей плоскости бункера наносился плавкий порошок затем в полиэтиленовый пакет нагнетался газ Аргон из баллона заранее был подготовлен файл который включал 28-30 слоев на которые была разбита 3Д STL модель кольца. Калибровка лазерного маркератора проводится до начала работ и выполняется в программе, соответствующими настройками в меню Param F3.
Калибровка толщины слоя проводится путем измерения толщины листов материала который расположен под бункером.
Процесс печати: Порошок засыпается в ручную, первый слой должен припечься к металлической пластине на дне пластикового кубика. далее закачиваем газ. затем нажимаем педаль, лазер понимает нажатие как команду на старт, лазер спекает первый слой порошка. затем мешок открывается, лазер находится в режиме ожидания следующего нажатия педали. Затем вынимается один лист (в моем случае картон 0,7мм). Следом в ручную насыпается не большое произвольное количество алюминиевого порошка. Затем аккуратно ракелем порошок разглаживается. диаметр частиц примерно 50 мкм поэтому толщина слоя около 15-20 частиц. это легко спекает лазер и достаточно чтобы не создавать трение между ракелем и уже напечатанным слоем в момент разглаживания.
Контроль процесса: Мониторинг и регулировка параметров печати в реальном времени визуально оператором.
Результаты и оценка: Шероховатость поверхности примерно 200-300 мкм, измерить геометрию возможно на других моделях, например кубиках с заранее заданными размерами высоты ширины и длины, такой замер производился на этапе калибровки и точность калибровки равнялась 200мкм.
Проблемы и решения: Проблемы были с герметичностью мешка, так как его нужно было открывать и наполнять газ расходовался очень быстро. Для дальнейшего использования нужна автоматическое движение пластикового кубика внутри бункера, так можно создать герметичную комнату и не открывать ее постоянно.
без Аргона алюминий-магниевый порошок просто сгорает.
