Пока многие производители металлических 3D-принтеров гонятся за увеличением толщины слоя, стремясь к 100 мкм и выше для повышения скорости, другие компании, такие как Yunyao DeepVision, движутся в противоположном направлении. Снизив толщину печатного слоя до рекордных 5 микрометров, компания превратила аддитивное производство из простой альтернативы традиционной обработке в метод, позволяющий проектировать и создавать материалы и структуры на микроскопическом уровне.
От 20 до 5 микрометров: что означает этот прорыв в 3D-печати
В эволюции металлической аддитивной технологии толщина слоя долгое время служила определяющей, но редко оспариваемой границей между макромасштабной печатью и микроскопическим производством.
Большинство промышленных металлических 3D-принтеров работают в диапазоне 20–30 мкм, что достаточно для серийного выпуска деталей, но ограничивает возможности в области передовых материалов и исследований микроструктур.
Когда новая система Yunyao DeepVision сокращает толщину слоя до 5 мкм, выигрыш в точности — это не просто четырёхкратное улучшение:
- Чёткое воспроизведение границ: Сложные поверхности, микроотверстия и тонкие углы сохраняют полную геометрическую точность.
- Идеальная чистота поверхности: Шероховатость (Ra) снижается с 7–20 мкм до 0,8 мкм, что радикально сокращает потребность в постобработке.
- Однородные механические свойства: Более тонкие слои позволяют лучше контролировать структуру зерна, повышая усталостную прочность до уровня кованых деталей.
Для научных институтов и передовых производителей такая микроточность в металлической 3D-печати означает больший контроль как над поведением материала, так и над свободой проектирования.
Технология Micro-LPBF: переосмысление основ
Новая платформа Yunyao DeepVision построена на базе Micro-LPBF (микронного лазерного сплавления порошкового слоя), технологии, корни которой уходят в исследовательскую систему немецкого Института лазерных технологий Фраунгофера (ILT).
В отличие от обычного LPBF, каждая подсистема — от лазерной оптики до нанесения порошка и контроля температуры — была переработана для работы со сверхтонкими слоями.
Ключевые инновации системы Micro-LPBF:
- Точность позиционирования лазера ≤ 2 мкм при частоте дискретизации 300 кГц.
- Равномерность нанесения порошкового слоя контролируется в пределах ± 1 мкм благодаря системе сверхточных лезвий.
- Камера построения с предварительным нагревом до 500 °C для подавления напряжений и коробления.
- Многоматериальная печать с настраиваемой толщиной слоя для исследований градиентных материалов.
- Печать без поддержек при углах свеса до 10 градусов.
Эта возможность позволяет формировать хрупкие микроструктуры без массивных поддерживающих конструкций, открывая беспрецедентную гибкость проектирования в микро-3D-печати.
Точность через интеграцию систем
Достижение толщины слоя в 5 мкм — это не результат улучшения одного компонента, а следствие создания целостной программно-аппаратной экосистемы. Три подсистемы обеспечивают стабильность точности:
1. Переработанная оптическая система
Специальные одномодовые лазеры высокой мощности в паре с высокоразрешающими гальванометрами обеспечивают точность энергетического пятна в пределах 2 мкм, предотвращая переплав и искажение микроструктуры.
2. Продвинутая система контроля порошка
Используя сверхтонкие металлические порошки (D50 ≈ 10 мкм), система применяет герметичный модуль бесконтактной замены порошка и механизм смены картриджей, что повышает безопасность, чистоту и эффективность рециклинга порошка для микро-3D-печати.
3. Интеллектуальные программные алгоритмы
Алгоритмы в реальном времени корректируют плотность энергии и стратегию сканирования для каждой зоны, создавая умный замкнутый цикл печати, который непрерывно исправляет накопление ошибок.
Применение 3D-печати с точностью 5 микрометров
Технология Micro-LPBF уже продемонстрировала исключительный потенциал в нескольких отраслях:
- Аэрокосмическая промышленность: Изготовление сложных каналов для потока и миниатюрных высокотемпературных датчиков.
- Медицинские имплантаты: Сверхтонкие пористые структуры для превосходной остеоинтеграции.
- МЭМС-устройства: Истинная структурная микрообработка на металлическом уровне.
- Исследования материалов: Эксперименты с градиентами материалов, ориентацией кристаллических зёрен и другие фундаментальные исследования.
С точностью слоя в 5 мкм металлическая 3D-печать переходит от «репликации производства» к «творческому производству» — контролируя не только форму, но и микроструктуру. Человечество, в прямом смысле, начинает ваяние на металлическом микроуровне.
О компании Yunyao DeepVision
Yunyao DeepVision (Jiangsu) Technology Co., Ltd. была основана командой старших экспертов из Института лазерных технологий Фраунгофера (ILT) — места рождения современных систем LPBF/SLM. Китайская штаб-квартира компании находится в Тайцане, Цзянсу, а европейская — в Ахене, Германия.
Собственная технология микроточности металлической 3D-печати компании обеспечивает точность 2–10 мкм, шероховатость поверхности 0,8–2,8 мкм и возможность создания геометрий без поддержек при углах свыше 10 градусов. Это позволяет единовременно печатать сложные металлические микроструктуры, заполняя критический пробел на рынке микро- и нано-аддитивного производства металлов в Китае.
Опираясь на сильную экспертизу, Yunyao DeepVision тесно сотрудничает с мировыми исследовательскими институтами, университетами и предприятиями, включая Lufthansa Technik Group и Китайский национальный научно-исследовательский институт машиностроения, продвигая передовой край микроточного аддитивного производства по всему миру.
