金属の 3D プリント: IMTS で見たレーザーおよび金属粉末プリンター

先週、国際製造技術ショー (IMTS) に行ってきましたが、素晴らしかったです。 これは機械工向けのおもちゃ屋であり、産業オートメーションの最高のものを展示しています。 しかし、ショーで私が見つけた最もクールなトレンドの 1 つは、金属の 3D プリントに使用されるすべてのテクニックです。 圧巻は、展示されている巨大な機械の多くが実際に動いていること！

実際の方法は 3D プリンターとは大きく異なる可能性があるため、これを積層造形と呼んだほうがよいでしょう。 以下に、このプロセスに対する 3 つの異なるアプローチの例を示します。 私は、クラッディングと呼ばれることが多いノズルベースの供給を使用して金属に実際の 3D プリンティングを行っている企業との素晴らしいインタビューを行いました。 レーザーを使用したパウダーレイヤー印刷のデモビデオがあります。 そして、最終的な金属パーツへの中間段階としてバインダーを使用する技術。 見てみましょう！

BeAM Machines ブースでこの巨大なジェット エンジン コーンを披露していたティム ベルに会えて嬉しかったです。 コーン自体は、最も速く、最も経済的な製造方法としてステンレス鋼からスピンアウトされました。 アイソグリッドはこの円錐の外面に印刷されており、通常はサブトラクティブ プロセスでより大きな部分から機械加工される構造です。

BeAM は、アルゴン ガスの流れの中で金属粉末を運ぶノズルベースのアプローチを使用しています。 ノズルの先端から出ると、高出力レーザーが材料を溶融します。 ティム氏は、レーザー溶接できるあらゆる材料がこのプロセスで使用できる可能性があると述べました。 これには、チタン合金、鋼、ニッケル合金、コバルト合金が含まれます。 アルミニウムにも取り組んでいます。

既存のパーツに追加するのは非常に素晴らしいことですが、もちろん、ここに示したようにオブジェクト全体を印刷することもできます。 ティムは、ジェット エンジンのコーン全体を INCONEL 625 (ニッケル クロム合金) で印刷すると法外に高価になるだろうと述べました。

BeAM には稼働中のマシンはありませんでしたが、レーザー クラッディングのデモを行っている会社が 1 社ありましたので、それを見てみましょう。

これらのマシンが展示会場で動いているのを見るのはとても素晴らしいことです。 これは OR Lasertechnology のレーザー クラッディング マシンで、棒材に螺旋を構築する様子が実証されています。 レーザーが点火する前に、粉末がノズルから出てくる様子をビデオで撮影しました。 それが起こると、ジグの回転とノズルの直線運動によってスパイラルが構築されます。

機械はそれほど大きくなく、冷蔵庫ほどの大きさでした。 完成したロッドがどのように見えるかを見ることができます。 この完成された外観を得るために、これは磨かれていると思います。

東芝ブースにはレーザークラッド加工機の展示はありませんでしたが、サンプル部品を持ってきていました。 ここでは、これらがどのように構築され、公差まで機械加工で戻されるかを確認できます。

このレニショー プリンタには 500 W レーザーが 4 つ搭載されています。 はい、この比較的小さなマシンには 2 キロワットのレーザーが搭載されています。 私が撮影したビデオでは、金属粉末の層を融合するレーザー バレエを披露しています。 最後に、次の反復のために新しいレイヤーを所定の位置にスイープするガントリーがあります。

展示されている印刷されたマニホールドは本当に素晴らしいです。 レーザー印刷されているので、それを識別することはできなかったでしょう。 これはチタン製で、それを構成する 2 つの部品をプリントするのに約 40 時間かかりました。 この機械から出てきた部品は、きれいにするためにビードブラストする必要があります。おそらくそれが、3D プリントのように見えない理由です。また、この部品のようなチタン部品は熱硬化する必要があります。

レニショーは、部品の仕様を確認するための測定システムとして構築したデルタ ボットも展示していました。 解像度のデモを見ると目を見張るものがあり、そのスケールで動作させると、出てくる部品の精度を確認する必要性がわかります。

3D Systems は、航空宇宙や医療技術で使用される大型のダイレクト メタル プリンティング マシンを所有していました。 (ここでカスタムヒップを入手してください!) 実行されていませんでしたが、プリントベッドをよく見て、それがどのように機能するかについての説明がありました。

各層が印刷されるにつれてベッドの中央部分が機械に沈み込み、粉末が両側から掃き込まれます。 レーザーは上に取り付けられ、下を向いています。 パーツはベッドに接着されたいかだに印刷されます。 これは後処理ステップの治具として機能し、その後 EDM を使用して部品を削除します。

Hackaday の Al Williams が金曜日に HP Metal Jet について書いたばかりで、私はそれを直接見ることができました。 これは金属プリンターの新しい製品ラインであり、レーザーは含まれていませんが、ここに含めます。 これにより、結合剤が粉末にスプレーされ、層が構築されるときに少し熱を加えて結合剤を硬化させます。 完全に印刷されたパーツは、完成する前にオーブン硬化プロセスを実行する必要があります。 私が滞在している間も動いていたようですが、機械は内部が見えないように設計されているため、ここで紹介できることはあまりありません。

これらの金属プリンターは現在、航空宇宙、医療、およびハイエンドのプロトタイピングに追いやられています。 自動車業界を考えてみましょう。 覚えておくべき重要なことは、発表されたばかりの HP を除いて、これらのマシンはすべてすでに使用されているということです。 IMTS で提供されている金属印刷をすべて見るのはとても楽しかったです。そして、これらのテクノロジーは今後もさらに向上するだろうということを実感しました。

ショーには本当に興味深いマシンがいくつかあるので、今後の記事で共有する予定なので、ハッカデイに注目してください。