Was ist 3D-Kaltsprühmetalldruck?

3D-Druck ist eine coole Möglichkeit, reale Nachbildungen von 3D-Computermodellen zu erstellen. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, dies in Ihrem eigenen Zuhause zu tun. FDM-Druck mit Thermoplasten und MSLA-Druck mit lichtempfindlichen Harzen sind relativ erschwinglich und einfach zu erwerben. Es gibt andere, exotischere Methoden des 3D-Drucks, die einzigartige Vorteile bieten können. Leider sind diese viel teurer und im Allgemeinen nicht für die meisten Haushalte geeignet. Eine dieser Techniken wird als Kaltspritzmetall-3D-Druck bezeichnet.

Die meisten Formen des 3D-Drucks mit Metallen erfordern viel Wärme, um das betreffende Metall zu schmelzen oder zu sintern. Das „kalt“ im Namen weist darauf hin, dass diese Methode des 3D-Druckens von Metallen sehr unterschiedlich ist. Anstatt erhitzt zu werden, wird das Metallpulver auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Beim Aufprall auf das Ziel verbindet sich das Metall richtig und ermöglicht die Herstellung von vollständig dichten Teilen.

Die genaue benötigte Geschwindigkeit hängt vom Metall ab, wobei zähere Materialien Geschwindigkeiten über Mach 3 benötigen. Die Beschleunigung wird durch die Verwendung von komprimiertem Gas erreicht. Wo möglich, wird normale Luft verwendet. Aber für höhere Geschwindigkeiten wird Stickstoff oder sogar Helium benötigt.

Vorteile

Es gibt eine Vielzahl von Vorteilen, die diese Technik des 3D-Drucks gegenüber anderen Metalldrucktechnologien bietet. Da im Allgemeinen viel Wärme benötigt wird, wirken sich andere umliegende Teile negativ aus. Erfordert potenziell zeitaufwändige und kostspielige Demontage und Remontage, um zu verhindern, dass die Reparatur mehr Schaden verursacht. Kaltspritzmetalldruck wirkt sich nicht auf Teile in der Nähe aus, da er keine Hitze beinhaltet und präzise zielgerichtet ist.

Dies ermöglicht die In-situ-Reparatur komplexer Maschinenteile. Beispielsweise demonstrierte die US Air Force die Fähigkeit, das Gleitgelenk der Flügelverkleidung eines aktiven kampfbereiten Flugzeugs zu reparieren. Herkömmliche Methoden hätten acht Wochen benötigt, um das Teil zu entfernen. Das Entfernen und Ersetzen des Teils würde eine halbe Million Dollar kosten.

Abgesehen davon, dass Reparaturen vor Ort möglich sind, ist der Prozess selbst bis zu 100-mal schneller als andere Formen des Metall-3D-Drucks, was noch schnellere Durchlaufzeiten ermöglicht. Es funktioniert mit einer Vielzahl von Metallen und ermöglicht sogar das gleichzeitige Arbeiten mit mehreren Metallen. Dadurch kann ein Teil an einem Ende aus massivem Titan bestehen und eine Reihe von Legierungszusammensetzungen durchlaufen, bevor es am anderen Ende aus massivem Gold hergestellt wird. Dies ermöglicht hochgradig anpassbare Legierungseigenschaften. Es werden keine schädlichen Dämpfe freigesetzt. Das gesamte Metallpulver wird ohne Verschwendung verwendet.

Kaltspritzmetalldrucker sind klein genug, um für Reparaturen oder Herstellung vor Ort per LKW transportiert werden zu können. Es ist sogar möglich, Sensoren und Elektronik in das Teil einzubetten und darüber zu drucken. Dies setzt jedoch voraus, dass sie vor den Auswirkungen des Druckprozesses geschützt sind.

Einschränkungen und Nachteile

Obwohl es billiger als herkömmliche Methoden ist, ist es leider immer noch nicht für den Heimgebrauch erschwinglich. Die begrenzte Anzahl von Anbietern und aktuellen Märkten ( hauptsächlich Verteidigung, mit einigen Luft- und Raumfahrtanwendungen ) lassen darauf schließen, dass sich dies für eine Weile nicht ändern wird. Bedruckte Teile müssen etwas nachbearbeitet werden, um den Druck zu glätten und zu schärfen. Darüber hinaus ist es aufgrund der Physik des Prozesses einfach nicht möglich, einige Geometrien zu drucken.

Der Kaltspritzmetalldruck ist ein einzigartiges Verfahren, das einzigartige Vorteile beim Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen bietet. Leider werden die Anschaffungskosten der Maschinen diese Technologie vom Mainstream-Einsatz fernhalten. Die begrenzte Geometrie wird wahrscheinlich auch mögliche Anwendungen einschränken. Zukünftige Verbesserungen der Technologie können dieses Problem beseitigen.

Haben Sie Projekte, bei denen diese Technologie hilfreich wäre? Lassen Sie es uns unten wissen.