Станции просеивания для SLM-принтеров: зачем нужны и как выбрать?

Что такое станция просеивания?

Это машина, предназначенная для очистки и подготовки металлического порошка перед его повторным использованием в 3D-принтере.

Как это работает?

Во время печати порошок равномерно распределяется по рабочей платформе, а лазер плавит только те участки, где нужно сформировать деталь. Остальной порошок остается несвязанным после завершения печати.

Сначала порошок удаляют с напечатанной детали и собирают его с помощью станции очистки, а затем перемещают на станцию просеивания.

При просеивании кондиционный порошок отделяется от слишком крупных или слишком мелких частиц и загрязнений с помощью вибрационных сит. Если дополнительно используется ультразвук, то эффективность просеивания повышается в 10 раз.

Просеянный материал готов к повторной печати.

Зачем нужно просеивать порошок?

Если металлический порошок использовать повторно без просеивания, это может привести к целому ряду проблем:

1. Крупные или слипшиеся частицы мешают равномерному распределению материала по рабочей платформе. Это снижает точность и прочность изделия.

2. Частицы неправильного размера или инородные включения могут повредить механизм распределения порошка, засорить систему подачи и даже повлиять на работу лазерной оптики.

3. Без просеивания в порошке накапливаются мелкодисперсные частицы — металлическая пыль, которая легко воспламеняется и при определенной концентрации в воздухе может стать причиной взрыва.

Какие преимущества дают станции просеивания?

• Ручное просеивание порошка слишком трудоемкое, небезопасное и не дает стабильного результата. Станции просеивания автоматизируют этот процесс.

• Качественное просеивание позволяет повторно использовать больше порошка. Это особенно важно, когда речь идет о дорогих металлах.

• Однородный порошок повышает стабильность и точность печати.

• Некоторые станции могут просеивать десятки килограммов порошка в час, что особенно важно при серийном производстве.

• Современные станции просеивания оборудованы технологиями защиты при работе со взрывоопасными порошками. Например, герметичными камерами и системами для предотвращения накопления электростатического заряда.

• Некоторые станции можно напрямую подключить к 3D-принтерам или системам хранения порошка. Это упрощает логистику внутри производства и снижает вероятность ошибок при перемещении материала.

Какие бывают станции просеивания?

По степени автоматизации

Ручные

Особенности: оператор вручную засыпает и выгружает порошок. Просеивание осуществляется также вручную, с помощью вибросита. Для повышения эффективности может использоваться ультразвуковая система, которая предотвращает образование слипшихся частиц и засоры в сетке.

Подходят для небольших производств, НИОКР, прототипирования.

Плюсы: низкая стоимость оборудования; простота конструкции и обслуживания; подходит для небольших объемов порошка или в условиях ограниченного бюджета.

Минусы: более низкая производительность по сравнению с автоматическими системами; повышенный риск контакта оператора с порошком; бОльший риск ошибок, связанных с человеческим фактором; до 10% объема порошка теряется в виде пыли.

Полуавтоматические

Особенности: просеивание частично автоматизировано, что позволяет очищать порошки активных металлов. Однако процесс все еще требует постоянного внимания оператора. Использование ультразвука в комбинации с виброситом ускоряет просеивание в несколько раз.

Автоматические

Особенности: процесс просеивания полностью автоматизирован, загрузка и выгрузка порошка не требуют участия оператора. Такие станции могут являться частью полностью автоматизированного производственного процесса.

Оптимальны для серийного производства.

Плюсы: производительность и безопасность выше, чем у ручных станций. Вмешательство оператора минимизировано. Более стабильное качество просеивания.

Минусы: более высокая стоимость и более сложное обслуживания. Если объем порошка небольшой, автоматизация может быть избыточной.

По размеру камеры

Объем рабочей камеры влияет на количество обрабатываемого за один цикл порошка, совместимость с определенными SLM-принтерами, масштабы партий производимых изделий. Ниже — условная классификация по размерам. Некоторые производители указывают производительность в кг/ч вместо литров.

5-10 литров

Такие станции просеивания предназначены для учебных задач, прототипирования, тестирования новых порошков. Часто материал подается вручную.

10-30 литров

Такие станции используются для мелкосерийного производства, могут быть ручными или полуавтоматическими.

от 30 литров

Задачи: серийное производство, централизованная обработка порошков с нескольких SLM-принтеров.

По работе с реактивными порошками

Станции для инертных и слабоактивных порошков

Работают в атмосфере воздуха. Могут быть не герметичны или частично герметичны. Оснащаются базовой пылеулавливающей системой. Не обеспечивают достаточный для реактивных порошков уровень безопасности. Материалы: сталь, бронза, кобальт-хром и т.д.

Станции для реактивных порошков

Реактивные порошки, такие как титан, алюминий, магний легко воспламеняются и склонны к окислению. Поэтому станции просеивания, работающие с такими порошками, в целях безопасности наполняются инертным газом (чаще всего аргоном или азотом).

Универсальные станции

Могут работать как с реактивными, так и с инертными материалами. Обычно относятся к высокому ценовому сегменту.

По типу просеивающего механизма

Вибрационное сито

Вибросито представляет собой корпус с натянутой на него металлической или полимерной сеткой и вибрационным механизмом. Порошок засыпается на сетку, и под действием вибрации частицы начинают двигаться. Мелкие фракции проходят сквозь ячейки и попадают в приемный контейнер, а более крупные остаются на поверхности и удаляются.

Вибрационные сита применяются как в ручных, так и в автоматических станциях просеивания. Они просты в эксплуатации, надежны и позволяют быстро заменять сетку при переходе на другой тип порошка.

Вибрационное сито + ультразвук

Иногда вибросита дополняются ультразвуковым модулем, который генерирует высокочастотные колебания и передает их на сито. Его основная задача — повысить эффективность просеивания, особенно при работе с мелкодисперсными, склонными к налипанию или агрегации порошками.

В отличие от обычной вибрации, ультразвук действует точечно и непрерывно, предотвращая закупорку ячеек и улучшая проходимость материала.

Использование ультразвука повышает эффективность очистки в 10 раз по сравнению с механической системой.

Производители и модели

Onsint

Российский производитель лазерных порошковых 3D-принтеров. Модель Onsint AM350 обладает встроенной системой просеивания и рециркуляции порошка, что обеспечивает непрерывный процесс печати и повышает автономность системы 3D-печати.

3DLAM

Российский производитель систем для 3D-печати металлом 3DLAM представляет 3DLAM Sieve — собственную автономную станцию просеивания. Возможности машины:

• ускоренный просев благодаря сочетанию ультразвука с с вибромоторами;
• просеивание реактивных порошков;
• интеграция в IT-инфраструктуру предприятия для контроля и управления ротации металлических порошков для 3D-печати;
• самостоятельная замена полотна сит без специального инструмента.

TOP

Автономные системы просеивания от китайского производителя.

TOP TVS-400

Система просеивания для титана и алюминия. Диаметр сетки: 400 мм. Размер ячейки: >25 мкм.

TOP TSF-F20

Новое поколение компактных станций просеивания. Оснащаются такими функциями как защита инертным газом, сортировка порошка, сбора негабаритных частиц и др. Размер ячеек 25–250 мкм.

TOP TSF-400

Система подходит для титана и алюминия. Диаметр сетки: 400 мм. Размер ячейки: >25 мкм.