3D принтер по металлу TRUMPF TruPrint 5000 имеет зону построения 300 х 400 мм и может печатать большим количеством различных металлов и сплавов. В данной модели принтера TRUMPF впервые применил подогрев зоны печати и технологию засветки слоя несколькими лазерами.
Процесс металлической печати методом лазерного сплавления металлического порошка SLM / LMF построен на расплавлении порошка лазером и последующем его застывании. Лазерный луч слой за слоем сплавляет металлический порошок, что ведет к нагреву детали. Для отвода лишнего тепла от детали используются структуры поддержек, которые соединены с металлической пластиной, на которой строится деталь. В принтере TruPrint 5000 есть возможность подогрева платформы печати до температуры в 500 градусов. При печати в подогреваемой камере любой слой, расплавленный лазером, остывает не до температуры близкой к комнатной, как в большинстве принтеров по металлу, а до температуры, до которой нагрет стол принтера, вместе с приваренной к нему уже напечатанной частью детали.
Использование опции подогрева зоны печати имеет широкое применение в различных сферах промышленности. В производстве литьевых форм используются углеродистые инструментальные стали с высокой теплопроводностью, которые, зачастую, не подходят для 3D печати. Напечатанные компоненты крупных размеров трескаются во время печати из-за резкого перепада температуры, обусловленного остыванием после расплавления лучом лазера. При использовании подогрева стола принтера растрескивания возможно предотвратить, что значительно расширяет спектр материалов, доступных к использованию в таком принтере.
Перепад температур при печати металлами зачастую приводит к короблению и деформации деталей. Для предотвращения этого и для сохранения геометрии и точности напечатанных деталей используются дополнительные тонкие напечатанные структуры поддержек, примыкающие к детали. За счет наличия подогрева камеры, напряжения внутри детали, вызванные перепадом температур, значительно уменьшены, что, в свою очередь, позволяет уменьшить количество поддерживающих структур. Даже если рассматривать пользу подогрева зоны печати в рамках печати одного слоя, можно прийти к выводу, что за счет уменьшенного температурного перепада свеженапечатанный "горячий" слой меньше отличается от уже усевшего "холодного". Одинаковость слоев во время печати способствует получению высокого качества поверхности напечатанных деталей.
Применительно к медицине и имплантологии TruPrint 5000 позволяет печатать различные титановые импланты и конструкции без риска растрескивания, и без необходимости "отпуска" напечатанных изделий в высокотемпературной печи. За счет подогрева зоны печати в напечатанных на TruPrint 5000 титановых деталях гораздо меньше внутренних напряжений, и детали получаются более прочными.
В принтере TruPrint 5000 была впервые применена технология использования нескольких лазеров, для уменьшения времени засветки слоя печати. Принтер оснащен оптической системой, разработанной компанией TRUMPF, позволяющей каждому из трех лазеров засвечивать любой участок слоя. Иначе говоря все поле печати перекрывается тремя лазерами. В сочетании с алгоритмами засветки слоя разработанными специалистами TRUMPF, это позволяет в 3 раза сократить время печати, в сравнении с системами построенными на одном лазере. TruPrint 5000 не является единственным принтером на рынке использующим системы из нескольких лазеров, но конкурентные системы делят область печати на раздельные зоны засвечиваемые разными лазерами. В результате этого на других принтерах на поверхности деталей виден переход от одного лазера к другому, а внешний контур детали на принтере TruPrint может быть выполнен без прерываний и стыков.
В данной модели принтера реализована функция контроля за качеством печатающейся детали на каждом слое. Серийное производство требует постоянного стабильного результата. В случае, если через много часов печати новый слой металлического порошка будет нанесен некорректно, детали будут построены с дефектом. Это может возникнуть из-за посторонней примеси в порошке, или из-за коробления уже напечатанного предыдущего слоя, вызванного, к примеру, малым количеством поддержек. Такой дефект может проявится в малозаметном месте детали, и в случае серийного производства рискует быть незамеченным, это недопустимо. Принтер фотографирует каждый нанесенный слой и анализирует его на наличие дефектов. В случае обнаружения некорректного слоя система оповещает оператора о возникшей проблеме. Система так же хранит фотографии слоев, при желании их можно посмотреть и убедиться, что печать прошла без проблем, или, в случае если проблема все-таки возникла, подобные отчеты позволяют понять причину её возникновения.
За счет высокого качества получаемых деталей и высокой скорости построения пятитысячная модель TruPrint является хорошим станком для построения аддитивного производства на его основе. За счет примененных технологий возможно серийное производство деталей, и при этом детали не будут отличаться от партии к партии. Принтер так же оснащен такими функциями как: автоматическая калибровка платформы печати, фотографирование каждого слоя печати для контроля за качеством нанесения порошка скребком, автоматическая калибровка лазеров, возможно оснащение принтера автоматизацией для смены цилиндров построения без участия оператора.
Photo: "TRUMPF".