溶接ワイヤーを使用した3D金属プリンター

Nov 11, 2023

溶融フィラメント製造 (FFF) プリンターとワイヤー溶接機の両方を見たことがある場合は、それらが同様の基本原理で動作することに気づいたかもしれません。 供給原料はフィラメントの形 (別名ワイヤー) で供給され、溶接機の場合は溶接部を、プリンターの場合は 3D オブジェクトを構築するために、溶融してワークピース上に堆積します。 もちろん、熱可塑性フィラメントの代わりに金属ワイヤーを単純に使用することを妨げる問題は数多くあります。 しかし、これらの困難は真剣な努力で克服できることが判明しました。 [Dominik Meffert] は、ワイヤー 3D プリンター プロジェクトでまさにこれを実現しました。

[ドミニク] はフィラメントとして標準の溶接ワイヤを選択し、ステンレス鋼とフラックス入りワイヤも実験しました。 当初、彼はボーデンチューブ押出機構のステッパー駆動のコールドエンドの機構として通常の歯車を使用していましたが、溶接機の標準的なワイヤ送給ホイールの方がうまく機能することがわかりました。 このピンチドライブはワイヤをボーデン チューブを通してホットエンドまで送ります。

熱可塑性 3D プリンタでは、材料はホットエンド内のチャンバーで溶かされ、ノズルから押し出されて堆積されます。 [ドミニク] は、金属ワイヤにこの配置を再現する代わりに、改良された電子レンジ変圧器 (MOT) を使用して、ワイヤを再加熱するために必要な低電圧/高アンペアを生成しました。 加熱は、変圧器の入力電力を変調する相点火整流器の電力コントローラーによって制御されます。 便利なことに、このコントローラーは 3D プリンター ボードの冷却ファン出力に接続されており、標準的なスライサー ソフトウェアで金属プリンター用の G コードを生成できるようになります。

ワイヤが加熱して溶けるようにするには、変圧器の二次側からの完全な回路が必要です。 ワイヤ径に適合する標準溶接ノズルがホットエンドの電極として使用され、金属ビルドプレートがもう一方の電極として機能します。 ご想像のとおり、ビルド プレートと最初のレイヤーを適切に作成するのは非常に難しく、プラスチック プリンターを使用する場合よりもさらに困難です。 この場合、印刷物はプレートとの良好な電気的導通を維持しなければならないこと、最終的に完全に溶接されてはいけないこと、および 1450 °C の溶鋼がプレートを反らせる傾向があるという事実が、さらに複雑になります。

これをすべて機能させるために解決しなければならないすべての問題を考慮すると、これまでの [ドミニクの] 進歩には非常に感銘を受けています。 熱可塑性プリンタの場合も同様の問題が何年も前に意欲的な実験者のグループによって解決されており、特にシンプルですぐに入手できる材料を使用した金属印刷でも同様のことが起こり始めているのを見るのは素晴らしいことだ。

ただし、DIY メタル プリントのアプローチはこれだけではありません。 少し前に電子ビーム溶解 (EBM) を使用したものを見ました。

ヒントをくれた [Krzysztof] に感謝します!