Новая технология революционизирует 3D-печать на металле

Селективное плавление на основе светодиодов (SLEDM) – целевое плавление металлического порошка с использованием мощных светодиодных источников света – это название новой технологии, которой руководит команда во главе с Францем Хаасом, руководителем Института технологии производства в Ту-Граце. разработан для трехмерной металлической печати и подал заявку на патент. Технология аналогична селективному лазерному плавлению (SLM) и электронно-лучевой плавке (EBM), в котором металлический порошок плавится с помощью лазерного или электронного луча и накапливается в компоненте слой за слоем. Однако SLEDM решает две основные проблемы этих производственных процессов на основе порошкового слоя: трудоемкое производство крупногабаритных металлических компонентов и трудоемкая ручная постобработка.

Сокращенное время производства

В отличие от процессов SLM или EBM, процесс SLEDM использует мощный светодиодный луч для расплавления металлического порошка. Используемые для этой цели светоизлучающие диоды были специально адаптированы западным штирийским специалистом по светотехнике Preworks и оснащены сложной системой линз, с помощью которой диаметр фокусировки светодиода можно легко изменять в диапазоне от 0,05 до 20 миллиметров в процессе плавления. Это позволяет плавить большие объемы за единицу времени, не обходясь без филигранных внутренних структур, что сокращает время производства компонентов для топливных элементов или медицинской техники, например, в среднем в 20 раз.

Утомительная переделка больше не нужна

Эта технология сочетается с недавно разработанным заводом, который, в отличие от других металлургических заводов, добавляет компонент сверху вниз. Таким образом, компонент подвергается воздействию, необходимое количество порошка уменьшается до минимума, и во время процесса печати может выполняться необходимая последующая обработка. “Длительная, обычно ручная обработка, которая необходима при современных методах, например, сглаживание шероховатых поверхностей и удаление опорных конструкций, больше не требуется и экономит дополнительное ценное время”, – говорит Хаас.

Области применения и дальнейшие планы

Демонстрация процесса SLEDM уже рассматривается в K-Project CAMed Медицинского университета Граца, где первая лаборатория для медицинской 3D-печати была открыта в октябре 2019 года. Процесс будет использоваться для производства биоразрушаемых металлических имплантатов, то есть предпочтительно винты из магниевых сплавов, которые используются при переломах костей. Эти импланты растворяются в теле после срастания места перелома. Поэтому вторая операция, которая часто очень стрессовая для людей, больше не нужна. Благодаря SLEDM производство таких имплантатов стало бы возможным непосредственно в лаборатории, потому что “светодиодный свет, естественно, менее опасен для работы, чем мощный лазерный источник”, – говорит Хаас.

Второе направление – это устойчивая мобильность, а именно производство компонентов, таких как биполярные пластины для топливных элементов или компоненты для аккумуляторных систем. “Мы хотим сделать аддитивное производство с использованием SLEDM экономически жизнеспособным для электронной мобильности и позиционировать SLEDM в этой области исследований на ранней стадии”, – говорит Хаас, который будет выпускать рыночный прототип этого металлического 3D-принтера – производства TU Graz. – на следующем этапе развития после дальнейшего внедрения в университетской среде.

По материалам Techxplore