Лазер ускорил 3D-печать в несколько раз
Разработана новая печатающая головка для 3D-принтера, которая позволяет ускорить процесс печати в несколько раз. Инженеры добились этого за счет винтовой подачи филаментной нити, а также ее лазерного подплавления, сообщается в работе, опубликованной в журнале Additive Manufacturing.
Крупные компании сегодня используют 3D-печать для создания деталей, которые из-за их формы сложно изготовить обычными методами. Но чаще 3D-принтеры применяются для быстрого прототипирования будущих разработок. И хотя 3D-печать по скорости опережает традиционные методы создания прототипов, например с помощью отливок, даже у 3D-принтеров на это все равно уходит от нескольких часов до нескольких дней.
Инженеры под руководством Джона Харта (John Hart) из Массачусетского технологического института модифицировали конструкцию печатающей головки принтера и за счет этого добились ускорения печати в несколько раз. Разработанный инженерами принтер использует метод послойного наплавления (FDM), при котором печатающая головка перемещается в трех направлениях в области печати и, расплавляя материал, послойно создает изделие. Во многих коммерческих FDM-принтерах используется пара подающих колес, которые толкают пластиковую нить (филамент) к концу печатающей головки, где она расплавляется. Этот механизм имеет недостаток: при увеличении скорости подачи колесо может потерять сцепление с филаментом.
Инженеры решили заменить эту конструкцию на винтовой механизм, который позволяет значительно увеличить силу и скорость подачи нити. Помимо этого они дополнили обычный электрический нагреватель лазерным. Лазерный луч под углом попадает в кварцевую камеру с проходящим через нее филаментом и многократно отражается от стенок. За счет этого филамент попадает в основной нагреватель с уже высокой температурой и скорость плавления в целом значительно увеличивается.
Благодаря этим изменениям инженеры достигли скорости печати 127 кубических сантиметров в час. Для сравнения, у других коммерческих 3D-принтеров такого типа и аналогичного разрешения скорость составляет около 20 кубических сантиметров в час. Разработчики продемонстрировали скорость печати нового принтера, создав с его помощью закрученную призму размером несколько сантиметров за шесть минут. Инженеры считают, что уменьшение времени печати с часов до минут значительно упростит прототипирование.
Недавно американские исследователи значительно ускорили 3D-печать металлом. Они создали «динамический трафарет», который позволяет лазерному лучу не скользить по слою материала, а спекать весь слой одновременно.
Григорий Копиев
Немецкие материаловеды напечатали на 3D-принтере современный аналог дамасской стали. Характерной слоистой структуры с чередованием более мягких и жестких слоев удалось добиться с помощью циклического нагрева и охлаждения железно-никелевого сплава с добавками титана. Полученные сплавы выдерживают нагрузку до 1,3 гигапаскаля — это заметно больше, чем у материалов такого же состава, полученных традиционным путем. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature. 3D-печать металлами —процесс послойного создания изделий из металлического порошка, который плавится под действием лазера. При этом во время нанесения последующих слоев предыдущие слои, которые уже затвердели, вновь нагреваются. Поскольку современные методы печати позволяют контролировать температуру с высокой точностью, такие циклы нагрева и охлаждения не вредят материалу, наоборот их можно использовать для его дополнительной обработки — например, для улучшения прочности. В прошлом году немецкие материаловеды из Института исследования железа Общества Макса Планка под руководством Филиппа Кюрштайнера (Philipp Kürnsteiner) показали, что при повторном нагреве железо-никель-алюминиевого сплава происходит осаждение никеля-алюминия, в результате материал становится более прочным. В новом исследовании ученые применили эту технологию для создания современного аналога знаменитой дамасской стали.