Технология
трёхмерной печати уже "освоила" множество материалов, в том числе и
металл. Это направление представляется одним из наиболее перспективных, и
потому развивается очень быстро. Сегодня инженеры могут напечатать
практически что угодно – от реактивного двигателя до ювелирного украшения. Более того, недавно была представлена технология 3D-печати металлом "на лету".
Несмотря на заметный прогресс,
трёхмерная печать металлом – удовольствие дорогое. Технология сложна и
не всегда безопасна. Все эти недостатки решила исправить компания под
названием Desktop Metal.
Этот инженерный стартап создали
исследователи из Массачусетского технологического института (MIT), среди
них, кстати, Эмануэль Сакс (Emanuel Sachs), запатентовавший основные технологии ещё в 1989 году. И теперь его команда готовится к новой революции.
Компания Desktop Metal планирует
улучшить технологию трёхмерной печати металлом, сделав её, во-первых, в
сто раз быстрее, а во-вторых, в разы дешевле. В частности,
предполагается, что стоимость затрат на производство 3D-принтеров
снизится в десять раз, а стоимость материалов для самой печати – в
двадцать раз. Кроме того, планируется предлагать потребителям более
широкий спектр сплавов. И, вероятно, реализация таких амбициозных планов
станет переломным моментом для крупномасштабного 3D-производства.
Массачусетская компания планирует
параллельно работать сразу в двух направлениях: запустить
прототипирование для инженерных групп и дизайнеров (система Studio), а
также наладить массовое производство доступных 3D-принтеров для печати
металлом (система Production).
Предполагается, что новые принтеры будут
подключаться к обычным компьютерам. Кроме дешевизны и простоты в
использовании они будут иметь ещё одно преимущество перед существующими
лазерными системами – это безопасность. Команда Desktop Metal отойдёт от
использования опасных (а иногда и взрывоопасных) металлических
порошков, так что работать с новыми устройствами можно будет без
респираторов и особых вентиляционных вытяжек. По сути принтеры нового
поколения приблизятся к своим "коллегам", которые печатают пластиковые
изделия.
Планы планами, но на чём они
основываются? Технология печати Studio следующая: металлические порошки
или порошки сплавов, спрессованные в форме стержня благодаря полимерным
связующим агентам, погружаются в картриджи. Принтер печатает детали
слоями, после чего они опускаются в ванну, где удаляются связующие
полимеры. Затем деталь отправляется в печь для спекания.
Печь для спекания имеет свою
особенность: в ней скомбинированы обычные нагревательные элементы и
микроволновое нагревание. Благодаря такому сочетанию на деталь
воздействует температура, которая чуть ниже температуры плавления.
Благодаря этому остатки скрепляющего агент сжигаются, а частицы металла
образуют очень плотную единую структуру.
Система Production имеет небольшое
отличие: вместо спрессованных стержней в ней используются металлические
порошки. Частицы металлов будут спрессовываться непосредственно во время
печати с помощью распыляемых капель связующего раствора. Оставшаяся
часть процесса точно такая же, как в системе Studio.
Система управления временем и температурой автоматическая и настраивается в зависимости от дизайна и используемого материала.
Порошки для печати изготовлены по технологии MIM (Metal injection molding)
– это металлическое литьё под давлением. Для печати доступны алюминий,
медь, бронза, ряд нержавеющих сталей, титан и более 200 различных
сплавов.
Скорость печати на устройствах Desktop
Metal впечатляет не меньше, чем всё вышесказанное. Ковка и литьё новой
технологии – не соперники, то же касается и лазерной альтернативы. За
один час принтеры инженеров из MIT производят более восьми тысяч
кубических сантиметров сложных деталей. Единственный нюанс: печатает
3D-принтер быстрее, чем материал спекается в печи, поэтому для
непрерывного производства потребуется до четырёх печей на один принтер.
Вся интегрированная система и связанное с
ней программное обеспечение будут стоить всего лишь 120 тысяч долларов
США (чуть более семи миллионов рублей). "Всего лишь", потому что
существующие аналоги сегодня стоят порядка одного миллиона долларов, и
это без учёта расходов на обработку материалов и системы безопасности.
Устройства системы Studio станут доступны уже в этом году, а на 2018 год запланирован выпуск принтеров системы Production.
Трудно переоценить, какой
технологический прорыв обещает компания Desktop Metal. Быстрее, дешевле,
безопаснее – кажется, трёхмерная печать металлом вскоре станет такой же
распространённой, как и традиционное производство.
