Микро-WAAM: новый вариант 3D-печати металлической проволокой

Португальские инженеры испытали самодельный 3D-принтер для печати методом электродугового наплавления металлической проволоки с повышенным разрешением, но пониженной производительностью. Новый вариант технологии получил обозначение µ-WAAM.

Главные преимущества технологии WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) заключаются в более высокой производительности, дешевизне и простоте обращения с расходными материалами в сравнении с системами синтеза на подложке (PBF), использующими мелкодисперсные порошки в комбинации с лазерными излучателями или электронно-лучевыми пушками. Главный недостаток — низкое разрешение и, как результат, грубые поверхности, требующие интенсивной механической постобработки. Тем не менее, WAAM позволяет значительно снижать объемы отходов в сравнении с чисто субтрактивным производством и получать изделия сложной формы. Заодно эта технология легко масштабируется как вверх, так и вниз.

Четырехслойный стальной образец по технологии µ-WAAM

Основное отличие новой методики от обычной технологии WAAM заключается в использовании проволоки меньшего сечения — всего 0,25 мм в диаметре. Производительность самодельной аддитивной системы примерно в семь раз ниже WAAM, но все же в пару-тройку раз выше, чем у порошковых систем. Главной задачей эксперимента стала проверка самой возможности образования дуги с подводом энергии через проволоку настолько малого сечения. Для сравнения, недавно продемонстрированный самодельный WAAM 3D-принтер ученых Университета штата Калифорния и Эскишехирского университета Османа Гази (на иллюстрации ниже) печатает стальной и инконелевой сварочной проволокой диаметром 0,8 мм.

Система позиционирования экспериментальной системы µ-WAAM в принципе аналогична настольным FDM 3D-принтерам, использует линейные подшипники и управляется посредством Repetier. Головка оснащена роликовым подающим механизмом, а ток подводится через обычное латунное сопло. Источником служит автомобильный аккумулятор VARTA Silver Dynamic H3 на 12 В и 100 А·ч, так как обычные сварочные аппараты не обладают необходимыми вольт-амперными характеристиками для настолько маленькой дуги. Расходным материалом послужила высокоуглеродистая стальная проволока (ASTM A228). Для защиты от оксидации наплавление осуществлялось в потоке инертного газа.

Приемлемых результатов удалось добиться на скоростях укладки от 7 до 11 мм/c со скоростью подачи материала от 75 до 105 мм/c. Экспериментаторам удалось построить стенки без значимых дефектов с разрешением в районе 0,3 мм — далеком от точности порошковых систем, но более высоком, чем у стандартных WAAM 3D-принтеров, так что представленную разработку можно считать промежуточным вариантом между WAAM и PBF.

Сравнение ключевых параметров WAAM и микро-WAAM

С подробным докладом научной команды можно ознакомиться по этой ссылке.

Источник: 3dtoday.ru