Badacze opracowują niedrogą metalową drukarkę 3D za pomocą spawania metodą MIG

Metalowe drukowanie 3D, mimo że obniżyło koszty, jest wciąż dość drogie. Ogranicza to dostęp do technologii dla małych i średnich firm, co oznacza, że ​​wiele aplikacji nie jest jeszcze gotowych. W artykule zatytułowanym "Projektowanie i rozwój taniej drukarki 3D z metalu" grupa naukowców omawia, w jaki sposób stworzyli tanią metalową drukarkę 3D, która wykorzystuje spawanie metali metodą MIG (ang. Metal obojętnego gazu) oraz mikrokontroler z otwartym źródłem do wytwarzania części .

Naukowcy zaprojektowali swoją drukarkę 3D z systemu Prusa i3 i wykorzystali kilka gotowych komponentów do jej budowy.

"Komponenty polegają na opracowaniu metalu 3D maszyny drukarskie są; para uchwytu łożyska i wspornika silnika, obudowa silnika, uchwyt wału, śruba kulowa, sprzęgło, wyłącznik krańcowy, łożysko liniowe, silnik krokowy, cylinder poliuretanowy, cylinder z politetrafluoroetanu (PTFE) i różne elementy złączne ", wyjaśniają.

Do dostarczenia materiału i energii do stopienia materiału użyto spawarki MIG. Przemieszczanie drukarki i tłumaczenie polecenia z serwera drukarki na komputer hosta było kontrolowane za pomocą oprogramowania układowego wyposażonego w mikrokontroler Arduino. Koszt całego systemu wynosił około 3496 RM, co przekłada się na około 840 USD, o wiele tańszą niż typowa metalowa drukarka 3D.

"W celu zapewnienia wydruku metalu podczas operacji, spawanie MIG został ustawiony, aby automatycznie włączać i wyłączać "- kontynuują naukowcy. "Ustawiono przepływ gazu ochronnego przed rozpoczęciem drukowania. Palnik spawalniczy został umieszczony pod konstrukcją prostopadłą do łoża w celu zbudowania powierzchni. Odległość pomiędzy powierzchnią łóżka a dyszą została ustawiona na około 6 mm przez wyrównanie wysokości palnika spawalniczego. "

Zgrzewarka MIG zaczyna budować warstwę po warstwie, od dołu do góry. Aby przetestować system, naukowcy przeprowadzili dwa eksperymenty, w których wydrukowano cylinder 3D i prostokąt.

"Celem pierwszego eksperymentu jest znalezienie odpowiedniego napięcia podczas druku 3D, które daje stosunkowo dobre wyniki. geometria koralików części drukowanej 3D ", stwierdzają naukowcy. "Początkowo spawanie było układane wzdłuż niestandardowej konstrukcji cylindra. Parametr używany do napięć spawalniczych wahał się od 18,5 V do 22,5 V. Pierwszy eksperyment przeprowadzono ze stałą prędkością 50 mm / si prądem 100 A. Ostateczne wymiary zostały wykonane i porównane z rzeczywistymi danymi CAD. DrugiEksperyment został zaprojektowany w taki sposób, aby można było analizować możliwości nowo opracowanego urządzenia do drukowania w 3D kształtu prostokątnego. Celem drugiego eksperymentu jest znalezienie odpowiedniej wartości prędkości przy wytwarzaniu dobrej struktury. "

W pierwszym eksperymencie wydrukowano pięć próbek 3D i zarejestrowano ich wartości średnie. Okazało się, że porowatość wystąpiła, gdy napięcie było zbyt wysokie lub zbyt niskie, a wyższe napięcia zmniejszyły wielkość próbki w wyniku nadmiernego przepływu stopionego metalu. Napięcie o wartości 20,5 V wytwarzało część dobrej jakości, ale nie było to wymiarowe. W drugim eksperymencie naukowcy próbowali znaleźć najlepszą prędkość drukowania. Zbyt wolna prędkość powodowała szorstką powierzchnię i słabą fuzję. Okazało się, że prędkość nie powinna być większa niż 20 mm / s, aby ciecz miała czas na zestalenie. W każdym przypadku wymagana była obróbka końcowa, aby uzyskać lepsze wykończenie powierzchni. Jak widać, wyniki są dalekie od doskonałości, ale w tym przedziale cenowym wiele osób byłoby w stanie udoskonalić takie systemy. Biorąc pod uwagę więcej czasu i inwestycji, może to być dobra alternatywa dla części metalowych

". Niemniej jednak badanie wykazało, że proste próbki zostały z powodzeniem wykonane przy użyciu procesu spawania metodą MIG i druku 3D", podsumowują naukowcy. . "Mikrostruktura pokazuje, że warstwa idealnie pokrywa się z każdą warstwą drukarską, a górny obszar produkowanej warstwy ma najniższą twardość w porównaniu z warstwą początkową. Jednak w przyszłości należy przeprowadzić dalsze badania w celu poprawy jakości produktu i zbadania mechanicznego zachowania części wytworzonych tą techniką. "

Autorami publikacji są N.A. Rosli, M.R. Alkahari, F.R. Ramli, S. Maidin, M.N. Sudin, S. Subramoniam i T. Furumoto.

Porozmawiaj o tym i innych tematach drukowania 3D na stronie 3DPrintBoard.com lub podziel się poniższymi przemyśleniami.