Пока дизайнеры и инженеры добиваются успеха в 3D-печати при создании прототипов и производстве частей в малом объеме из пластиков и полимерных материалов, недавний прогресс в изготовлении деталей из металла с использованием аддитивной металлической технологии позволил создать одни из самых потрясающих 3D-напечатанных частей за всю историю 3D печати.

Интересно, что срок основных патентов на 3D-печать из металла истекает в конце 2016 года. И хотя массовое использование FDM 3D печати рядовым потребителем пока не оправдывает ожидания большинства, 3D-печать из металла дает возможность разработчикам изделий использовать весь потенциал 3D-печати, не уступающий традиционным методам литья или механической обработки, а в ряде случаев и превосходящим их в цене и скорости изготовления серии.

3D-печать из металла подразумевает аддитивную технологию производства с использованием металлического порошка. Мы имеем дело либо с методом прямого лазерного спекания металлов (DMLS) либо с методом выборочной лазерной плавки (SLM), что называется по разному, исключительно из-за патентных войн.

металлическая 3Д печать
металлическая 3Д печать

В отличии от традиционной техники изготовления металлических конструкций, основанной на резке, фрезеровке и штамповке, при 3D-печати из металла детали создаются послойно, посредством наплавления материала под действием лазерного луча, который буквально вырисовывает форму каждого слоя до полной готовности объекта.

Совмещение современных средств проектирования, оптимизирующих моделирование и анализ для создания оптимальной конструкции, – например изготовление легковесных решетчатых конструкций, функционально оптимизированных и подходящих для производства с использованием аддитивной технологии – позволяет не только сократить время изготовления частей, но и получать гораздо более прочные и легкие изделия по сравнению с частями, изготовленными с использованием традиционных способов производства.

Так, в сфере космических исследований лидеры индустрии компания SpaceX Илона Маска и НАСА используют все возможности 3D-печати из металла для производства частей ракетных кораблей, что позволяет им значительно сократить расходы и одновременно улучшить эксплуатационные характеристики. SpaceX широко использует металлические детали для камеры сгорания двигателя SpaceX SuperDraco.

металлическая 3Д печать
металлическая 3Д печать

НАСА смогло разработать турбонасос для своего ракетного двигателя, содержащий на 45% меньше деталей, чем насосы, изготовленные по традиционным технологиям производства. Похоже, вскоре весь ракетный двигатель можно будет «собрать» на 3D-принтере. Это только вопрос времени.

металлическая 3Д печать
металлическая 3Д печать

Таким образом, в одних отраслях успехи 3D-печати могут быть преувеличены, однако ее заслуги нельзя не признать в других.

Вернемся на Землю. Авиационно-космическая промышленность является одной из самых быстро развивающихся отраслей, использующих 3D-напечатанные металлические части, позволяющие значительно уменьшить общий вес самолёта и в то же время повысить эффективность сборки с возможностью кастомизации конструкции. На сегодня гигант самолётостроения корпорация Boeing выпустила более 20 000 деталей, изготовленных по аддитивной технологии для успешно реализованных самолётов.

Аналогично компания Airbus широко использует различные 3D-напечатанные детали в своих самолетах. Компания даже поделилась своей уникальной технологией с другими профессионалами, не работающими в Airbus. Бионический дизайн стандартных изделий набирает все большие обороты с применением 3D-печати в виду значительного облегчения конструкции и при равных прочностных характеристиках нужных элементов.

металлическая 3Д печать
металлическая 3Д печать

Точно так же как напечатанные на 3D-принтере металлические части полностью изменяют то, как мы путешествуем по воздуху, и в космосе, так и на Земле, они обеспечивают выдающиеся достижения в сфере здравоохранения. Перспективы настолько многообещающие, что Управление по контролю за продуктами и лекарствами США одобрило использование 3D-напечатанных металлических имплантов для медицинских процедур. В России появляются компании, делающие уникальные индивидуальные эндопротезы с применением систем селективного лазерного плавления металла.

металлическая 3Д печать
металлическая 3Д печать

Среди недавних достижений 3D-печати из металла в медицинском секторе стоит упомянуть имплант черепа из титана и рёберную клетку, напечатанные на 3D-принтере. Имплант черепа и рёберная клетка были изготовлены по индивидуальным заказам для больных раком с использованием цифровых снимков после операций по удалению опухоли.

металлическая 3Д печать
металлическая 3Д печать

Субтрактивные методы изготовления металлических деталей, включая точение, обтачивание и дробление, помогли нам создать самые удивительные продукты и технологии за последние 200 лет, однако нам хватило всего нескольких лет, чтобы понять, насколько эффективной может быть аддитивная технология изготовления металлических деталей.

Вместе с мощными функциональными возможностями современного программного обеспечения — CAD и возможностью создавать новые геометрические элементы, которые не могли бы быть созданы иным образом, отрасли, широко применяющие сложные металлические изделия — в особенности космическая и авиакосмическая промышленность, здравоохранение — переживают настоящую революцию в производстве, благодаря возможностям 3D-печати.

3D-печать отвечает требованиям этих отраслей в производстве сложных металлических деталей, изготавливаемых по индивидуальному заказу и в относительно малом объеме. С новыми 3D-принтерами и материалами, появляющимися то тут, то там, нет ничего удивительного в том, что спрос на 3D-печать из металла продолжает расти.

Пока установки для селективного лазерного плавления остаются дорогими и громоздкими, требуют квалифицированного персонала и особых требований к месту инсталляции, а гиганты отрасли борются за увеличение размера области построения, команда стартап-проекта Desktop Metal пошла другим путем. Их идея — произвести принтер, доступный не только корпорациям-гигантам, но и небольшим инжиниринговым компаниям.

Стартап по созданию доступного SLM принтера на сегодня привлек почти 100 миллионов долларов, а среди инвесторов оказались такие известные компании как СВА, Kleiner Perkins Caufield Byers, Lux Capital, GE, Stratasys и другие. Кроме того, соседи Desktop Metal — успешные и уже набравшие обороты стартапы: Formlabs, MarkForged и Voxel8, что дает дополнительную надежду в скором появлении бюджетного DMLS принтера, вслед за бюджетными SLA и FDM системами.