TruPrint – laserowe drukarki 3D do proszków metalicznych

Firma TRUMPF jest światowym liderem w produkcji maszyn do obróbki blach, realizujących wykrawanie, gięcie oraz cięcie i spawanie laserowe, a także całej gamy rezonatorów laserowych oraz systemów laserowych do obróbki różnorodnych materiałów. Od wielu lat systemy laserowe 3D firmy TRUMPF można było wyposażyć w technologię napawania laserowego LMD (laser metal deposition). Poprzez specjalną głowicę, zainstalowaną na obrabiarce TruLaser Cell lub na robocie, pneumatycznie podawany był metaliczny proszek, stapiany przez wiązkę laserową z podłożem. Technologia LMD służy przede wszystkim do regeneracji zużytych powierzchni oraz pokrywania ich materiałami odpornymi na zużycie lub korozję. Tylko w ograniczonym zakresie można ja wykorzystać do generowania detali 3D o złożonej geometrii. Dlatego naturalnym etapem rozwoju było wprowadzenie laserowych drukarek 3D do metali. Realizują one technologię LMF (laser metal fusion), pozwalającą na tworzenie złożonych geometrii 3D.

Technologia LMF

W technologii LMF wiązka laserowa tworzy detal warstwa po warstwie, stapiając selektywnie proszek z nałożonej na całą powierzchnię warstwy. Dzięki małej grubości warstwy a także bardzo dobrej jakości wiązki laserowej możemy precyzyjnie tworzyć cienkie ścianki o grubości ułamków milimetra. Punktem wyjścia jest model CAD 3D. Dzieli się na cienkie warstwy, a dla każdej z warstw generuje się trajektoria wiązki laserowej odzwierciedlająca kształt detalu. Po wykonaniu wszystkich warstw otrzymujemy gotowy detal o zadanej geometrii, którego własności odpowiadają użytemu proszkowi.

Program obróbki generuje się automatycznie na podstawie modelu 3D, przy czym użytkownik określa położenie a także orientację detalu na płycie bazowej. W razie potrzeby generowane są podpory umożliwiające druk nachylonych krawędzi, a także ułatwiające oddzielanie gotowych części od płyty bazowej. Możemy stosować całą gamę proszków metalicznych, między innymi ze stali, aluminium, tytanu, niklu, kobaltu lub też stopów zawierających te metale. Zaletą tej technologii jest wysoka jakość materiałowa, co pozwala stosować stworzone detale do wymagających aplikacji. Stabilność i mały ciężar powodują, że technologia jest szczególnie interesująca przy lekkich konstrukcjach i strukturach bionicznych w takich branżach jak lotnictwo, motoryzacja czy też medycyna.

Drukarka TruPrint 1000

Najmniejsza z rodziny TruPrint jest drukarka TruPrint 1000. Wprowadzono ją do sprzedaży w roku 2016. Jej przeznaczenie to produkcja prototypowa lub też małoseryjna detali mieszczących się w walcu o średnicy 100 mm i wysokości 100 mm. Zastosowano w niej włóknowy rezonator laserowy TruFiber o mocy 200 W, produkowany także przez firmę TRUMPF. Przy grubości warstwy rzędu 20 µm a także plamce lasera ok. 50 µm dysponujemy bardzo precyzyjnym narzędziem. Optyka skanerowa pokrywa cały obszar roboczy, a maksymalna prędkość skanowania wynosi 6 m/s. TruPrint 1000 może być wyposażona w dwa źródła laserowe i dwa skanery, co pozwala przyśpieszyć proces drukowania blisko dwukrotnie. W celu wydłużenia pracy drukarki bez ingerencji operatora można zastosować opcję Multiplate, w której w cylindrze roboczym jest kilka płyt bazowych. Po zakończeniu wydruku na pierwszej płytce jest ona przesuwana do cylindra z materiałem nadmiarowym i maszyna automatycznie rozpoczyna druk na kolejnej płycie.

Stapianie odbywa się w atmosferze gazu obojętnego. Zawartość tlenu jest kontrolowana przez czujnik o wysokiej rozdzielczości do poziomu 100 ppm. Komora robocza może być wyposażona w Glovebox. To pozwala wykonywać manipulacje w atmosferze ochronnej. Zapobiega to także wydostawaniu się pyłu na zewnątrz komory. Dzięki zastosowaniu wymiennych cylindrów czas zmiany detalu jest bardzo krótki, co zapewnia duży stopień wykorzystania urządzenia. Minimalizuje także utratę proszku. Proszek niewykorzystany podlega recyrkulacji i można go powtórnie użyć do stapiania.

Maszyna TruPrint 1000, w zależności od aplikacji, może być wyposażona w różne pakiety. Jest to między innymi pakiet przemysłowy, laboratoryjny, jubilerski lub stomatologiczny.

Zastosowania przemysłowe wymagają dużej wydajności drukowania i większego obszaru roboczego. Dlatego TRUMPF rozwija większe maszyny z wieloma laserami.

TruPrint 2000

Maszyna TruPrint 2000 ma obszar roboczy o średnicy 200 mm oraz wysokości 200 mm. Posiada wyposażenie w jeden lub dwa włóknowe rezonatory laserowe TruFiber o mocy 300 W oraz opcję podgrzewania stołu bazowego do 200 stopni. Pozwala to znacznie zwiększyć wydajność procesu i uzyskać lepszą jakość tworzonych detali. Kolejnym krokiem w kierunku dużej wydajności jest zwiększenie obszaru roboczego i liczby rezonatorów. W przemysłowej, wydajnej maszynie TruPrint 5000 z polem roboczym o średnicy 300 mm i wysokości 400 mm są trzy lasery TruFiber o mocy 500 W. Każde ze źródeł ma własną optykę skanerową. Jej zakres pokrywa cały obszar roboczy, co umożliwia elastyczne rozdzielanie zadania na poszczególne rezonatory.

TruPrint 5000

W drukarce TruPrint 5000 płytę bazową można podgrzać do 500 stopni. To zmniejsza odkształcenia termiczne a także zapewnia lepszą jakość produkowanych detali. Jest to szczególnie istotne przy większych częściach, których wydrukowanie przy niższej temperaturze może być bardzo trudne, a czasem niemożliwe.

Czytaj też >> Analiza struktury geometrycznej powierzchni stali X5CRNI18-10 po cięciu plazmowym

Drukarki TruPrint posiadają wyposażenie w optyczne systemy monitorowania nakładanych warstw a także ich stapiania. Pozwala to wykryć ewentualne niezgodności w strukturze tworzonych detali jak również wyeliminować detale niespełniające wymagań jakościowych. W szczególnych przypadkach proces drukowania można przerwać, co pozwala zaoszczędzić proszek a także czas pracy maszyny.

Ze względu na zastosowanie proszków o małej granulacji konieczna jest taka organizacja produkcji, która zapobiega emisji proszków do otoczenia. TRUMPF proponuje także specjalne systemy oddzielania, recyklingu i transportu proszków, które zapewniają bezpieczne warunki pracy dla obsługującego personelu.

Technologia wytwarzania przyrostowego LMF jest więc ważnym uzupełnieniem konwencjonalnych metod produkcji. Duża swoboda konstrukcji pozwala też szybko tworzyć złożone detale. Nawet przy pojedynczych częściach koszty produkcji nie są wysokie. Technologia LMF daje nowe możliwości tam, gdzie konwencjonalnych metod produkcyjnych nie stosuje się ze względów technicznych lub ekonomicznych.

W przypadku jakichkolwiek pytań – jesteśmy do Państwa dyspozycji.

TRUMPF Polska
ul. Połczyńska 111, 01-303 Warszawa
tel. 22 57 53 900, e-mail: info@pl.trumpf.com
kanał YouTube: https://www.youtube.com/user/TRUMPFtube

Galeria

Zobacz więcej