Firma Solid Concepts stworzyła pierwszy na świecie pistolet ze stopów metali, którego prawie wszystkie elementy zostały wykonane w technologii druku 3D. Wyprodukowana przez nich broń to kopia klasycznego, amerykańskiego pistoletu Colt M1911 kalibru 0,45 cala (11,43 mm).
Broń składa sie z trzydziestu trzech elementów ze stali nierdzewnej typu EN 1.4542, superstopu Inconel 625 oraz rączki wykonanej z włókien węglowych, wypełnionej ręcznie nylonem. Stal typu EN 1.4542 (AISI 17-4PH) to umacniany drobnymi wydzieleniami faz międzymetalicznych gatunek stali nierdzewnej o strukturze martenzytycznej. Zawiera dodatki chromu, niklu, miedzi i niobu polepszające właściwości mechaniczne oraz odporność na korozję. Obróbka cieplna stali tej grupy to potocznie nazywane procesy hartowania i odpuszczania. Hartowanie tej stali polega na nagrzaniu stali do temperatury 1025-1055°C, wytrzymaniu w tej temperaturze przez czas konieczny do przebudowy struktury wewnętrznej i szybkim schłodzeniu w celu jej utrwalenia. Następnie prowadzone jest odpuszczanie w temperaturze 480-620°C, pozwalające na pozbycie się naprężeń hartowniczych, zmniejszenie twardości oraz zwiększenie wytrzymałości stali. Stop o nazwie handlowej Inconel to stop niklu i chromu, charakteryzujący się wysoką odpornością na korozję oraz wysoką wytrzymałością. Używany jest powszechnie do produkcji łopatek turbinowych w samolotach, komór spalania, wymienników ciepła.
Pistolet został wykonany za pomocą technologii DMLS (z ang. direct metal laser sintering), czyli bezpośredniego spiekania laserowego metali. DMLS to to jedna z metod druku 3D polegająca na scalaniu warstw proszków metali za pomocą wiązki lasera. Produkcja danego elementu jest szybka, ale wymaga stosowania elementów podtrzymujących, ponieważ proszek użyty do spiekania nie jest wystarczającym składnikiem podpierającym. Proces odbywa się etapowo – wiązka lasera topi i spieka w ściśle określonych obszarach proszku. Następnie stół operacyjny obniżany jest o zadaną wysokość i wprowadzana jest kolejna warstwa proszku. Nakładanie materiału odbywa się najczęściej za pomocą ostrza, które ścina dodatkowo nierówności z poprzedniej warstwy. Proces spiekania powtarzany jest do momentu uzyskania końcowych wymiarów obiektu. Technologia DMLS pozwala uzyskać bardzo dobrą jakość powierzchni oraz ciasne tolerancje wymiarowe. Metalowe części wykonane w tej technice mają mniejszą porowatość w porównaniu do komponentów odlewanych oraz większą jednorodność od elementów obrabianych mechanicznie.
Konstrukcja stworzona przez Solid Concepts z powodzeniem wystrzeliła 50 nabojów i nie uległa uszkodzeniu. Ciśnienie gazów w lufie powstające w wyniku spalania ładunku wynosiło za każdym razem około 138 MPa (1380 barów). Kilka miesięcy temu informowaliśmy na temat broni z plastiku wydrukowanej w technologii 3D. Tamta wytrzymała tylko kilkanaście strzałów.
Producenci kopii M1911 zapewniają, że żaden z metalowych elementów nie został poddany obróbce skrawaniem. Broń wyprodukowana w technologii druku 3D dowodzi, że nowoczesne metody wytwarzania są gotowe, aby stosować je w skali przemysłowej. Demonstracja dokładności i szybkości fabrykacji na przykładzie pistoletu udowadnia, że spiekanie laserowe proszków metali można wykorzystać do powszechnej produkcji przedmiotów metalowych.
Wideo przedstawia twórców projektu oraz test broni na strzelnicy
A tak wygląda proces druku 3D w technologi DMLS
Źródło:
[1] http://www.solidconcepts.com/news-releases/worlds-first-3d-printed-metal-gun-manufactured-solid-concepts/ | 08.11.2013
[2] http://blog.solidconcepts.com/industry-highlights/worlds-first-3d-printed-metal-gun/ | 08.11.2013
[3] http://www.stalenierdzewne.pl/porady-ekperta/obrobka-cieplna-stali-14542 | 08.11.2013
[4] http://www.custompartnet.com/wu/direct-metal-laser-sintering | 08.11.2013
[5] http://www.specialmetals.com/documents/Inconel%20alloy%20625.pdf | 08.11.2013
[6] Colt M1911 by Askild Antonsen (Rustmester), flickr.com, CC BY 2.0