Как и в случае с 3D печатью золотом и серебром, существуют различные технологии 3D печати для бронзы. Когда мы говорим о 3D печати бронзовых украшений или небольших предметов, в 95% случаев мы имеем в виду 3D печать формы или модели, используемой для отливки изделия. Однако возможна и прямая 3D печать бронзой, которая обычно осуществляется с помощью лазерного спекания бронзового порошка или струйной 3D печати со связующим веществом.

Однако гораздо более экономичны полимерные нити с добавлением бронзового порошка в количестве, достаточном для придания модели вида, напоминающего бронзу, и даже придания ей твердости и “металлического” веса. Если вам нужно напечатать на 3D принтере всего несколько бронзовых деталей, лучшим вариантом может быть сервис 3D печати, который либо возьмет ваш цифровой дизайн, распечатает модель, изготовит форму и затем отльет деталь из бронзы, либо напрямую напечатает ее из бронзы, хотя последний вариант встречается реже.

Когда более 5000 лет назад люди начали смешивать мягкую медь с оловом для создания бронзы для инструментов, оружия, предметов искусства и монет, это ознаменовало одно из самых значительных культурных преобразований в истории человечества. Мы не сравниваем 3D печать с Бронзовым веком, но эта технология действительно внесла большой вклад в повышение доступности бронзы для широкого спектра применений. Одно из самых известных применений бронзы – это бронзовые статуи. Как правило, бронзовые статуи, такие как «Мыслитель» Родена, сначала лепили из глины, а затем покрывали гипсом, чтобы создать форму, в которую заливали расплавленную бронзу. Крупные статуи часто отливали по частям, а затем собирали.

Сегодня традиционные литейные мастерские, такие как Walla Walla Foundry в США, часто используют модели, напечатанные на 3D принтере, для отливки статуй. Художникам больше не нужно лепить модель в натуральную величину, с которой затем отливаются отливки. Процесс напрямую переходит от программы компьютерного дизайна к 3D печатной модели. Это общий процесс, которому следовала Walla Walla Foundry при создании статуи «Объятия», разработанной художником Хэнком Уиллисом Томасом. 6-метровая бронзовая статуя, посвященная жизни Мартина Лютера Кинга-младшего и Коретты Скотт Кинг, была открыта в Бостоне в январе 2023 года. Из первоначальной концепции Томаса в виде цифрового файла Walla Walla Foundry увеличила модель до нужного размера и разделила её более чем на 600 частей. Отдельные части были напечатаны на 3D принтере Voxeljet 1000, а затем погружены в керамику для создания формы. Затем модель и оболочку формы нагревают, чтобы полностью выжечь материал модели, оставив только полость, в которую заливают расплавленную бронзу.

Бронза и бронзовые сплавы — ценные материалы для широкого спектра промышленных применений. Производитель металлических 3D принтеров Spee3D продемонстрировал, что армейские подразделения могут использовать холодную 3D печать для обеспечения своей автономности в полевых условиях. Среди нескольких примеров можно привести команду австралийских военных, которая смогла напечатать алюминиево-бронзовую трещотку артиллериста весом 2 кг за 60 минут. Этот инструмент необходим для управления австралийским лёгким бронированным пулемётом, а бронза важна своей устойчивостью к искрам. Изготовление детали на принтере Spee3D обошлось примерно в 100 долларов. Солдаты также напечатали шарнир из алюминиевой бронзы, необходимый для безопасной работы ручного топливоподкачивающего насоса, за 10 минут, потратив около 35 долларов.

Олаф Дигель и его команда напечатали на 3D принтере реплики бронзовых полимерных венков, которые заменили цельные бронзовые венки, украденные с уличного памятника из-за драгоценного металла. Бронза — ценный металл, поэтому отлитые или напечатанные из неё статуи и произведения искусства часто становятся объектом краж. Например, после того, как в 2021 году в Окленде, Новая Зеландия, были украдены бронзовые венки с ворот школы в честь учителей, погибших в Первой мировой войне, местные власти решили установить новые бронзовые венки.

Вместо изготовления новых венков из бронзы, они обратились в Лабораторию креативного дизайна и аддитивного производства Оклендского университета. Команда приступила к 3D сканированию похожих венков, а затем к обработке цифровых файлов для внесения необходимых изменений с помощью программного обеспечения. После цифровой обработки венки были напечатаны на 3D принтере EOS Formiga P110 Velocis SLS по частям и склеены эпоксидной смолой. Швы были заполнены автомобильной шпатлевкой, отшлифованы и загрунтованы. Затем венки были окрашены бронзовой краской, которая затем была окислена. После этого окисление было удалено, как будто венок был очищен и отполирован, для более естественного вида бронзовой патины.

Как мы уже упоминали выше, 3D печать модели из воска или другого материала — это основной способ изготовления бронзовых изделий. Этот метод, называемый литьём по выплавляемым моделям, существует уже тысячи лет. Сначала мастер лепит модель из воска или глины. Затем объект окунется или покрывается материалом, похожим на гипс. Потом гипс нагревается, чтобы расплавить воск, оставляя полость в форме объекта. Расплавленная бронза заливается внутрь, и вуаля — у вас есть бронзовая статуэтка, монета или инструмент. Сегодня вы можете печатать на 3D принтере материалами, похожими на воск. Это означает, что вы проектируете свой объект с помощью системы автоматизированного проектирования (САПР) и просто распечатываете его или отправляете в сервис 3D печати. Наиболее распространённые 3D принтеры для создания высокодетализированных восковых моделей — это фотополимерные 3D принтеры. Но печать филаментом из смеси воска и PLA также доступна для FDM принтеров.

Если вы любитель, изготовление формы, подготовка и заливка расплавленной бронзы - это крайне сложный процесс. Однако существуют альтернативные методы печати бронзой с помощью настольных FDM-принтеров. На рынке есть филаменты, которые позволяют получать готовые детали практически из чистой бронзы, а также филаменты, которые позволяют печатать детали с бронзовым блеском, но не содержащие металла. Выбор филамента зависит от конкретного случая применения: чем выше содержание бронзы, тем он дороже. Ниже представлены некоторые из лучших вариантов бронзовых филаментов и некоторые альтернативы, доступные на рынке.

Эта компания предлагает бронзовый филамент для FDM-принтеров, печатающих бронзовые детали. Нить на 88–90% состоит из бронзового порошка, смешанного с полимерным связующим. После печати этим филаментом изделие необходимо обжечь в печи для удаления полимера и расплавления бронзы. Для печати этим филаментом также требуется цельнометаллический хотэнд и стальное сопло, иначе металлический филамент будет протирать компоненты принтера, что приведет к некачественной печати. Фламент от Virtual Foundry — единственный способ получить практически чистое бронзовое изделие с помощью FDM-принтера. Однако этот метод может быть неподходящим для некоторых производителей, поскольку всего полкилограмма такого филамента стоит около 170 долларов, не говоря уже о необходимости использования печи для спекания филамента.

Тем, у кого нет доступа к печи для обжига или бюджета в 200 долларов за килограмм филамента, покупка филамента с бронзовым наполнителем может быть хорошим вариантом. ColorFabb предлагает филамент с содержанием PLA (полимолочной кислоты) около 50%, что упрощает печать и обработку. После печати гибридными пластиково-металлическими филаментами, такими как ColorFabb, требуется некоторая постобработка для достижения бронзового блеска. ColorFabb рекомендует шлифовать деталь, начиная с наждачной бумаги с меньшей зернистостью и постепенно переходя к более мелкой. После шлифовки деталь следует отполировать полиролем для меди для достижения наилучших результатов. Стоит отметить, что существует множество других брендов филамента, предлагающих похожий тип филамента, включая Protopasta и FormFutura.

И наконец, для тех, кому не нужна настоящая бронзовая деталь, а только деталь бронзового цвета, существует специальный тип филамента. Несколько компаний производят пластиковый филамент бронзового цвета, которым проще печатать, чем филаментами с бронзой, и который не требует постобработки.

К таким материалам можно отнести PLA пластик LIDER-3D Premium, более прочный ABS пластик LIDER-3D Premium, пластик PLA Silk Elegoo или серии пластиков с металлическим эффектом, например, Metallic Panchroma Polymaker.

Декоративные филаменты могут содержать до 80% бронзы и обеспечивать практически такой же вес, как у металла, а также ощущение прохлады, которое невозможно получить при использовании полимеров. Внимательно следуйте инструкциям производителя филамента по печати, поскольку эти изделия с металлическим наполнителем требуют особого обращения.

К таким материалам относится, например, Bronze пластик eSUN. В его составе есть металлические частицы, которые обеспечивают имитацию металлического блеска и фактуры.

Лазерный 3D принтер Concept Laser Mlab от GE Additive, работающий по технологии спекания порошка, был использован для воссоздания бронзовой статуи VII века до н. э. под названием «Unlinger Reiter» (Источник: Concept Laser и Государственное управление по сохранению памятников в Королевском парке Портленда). 3D принтеры для металла могут использовать бронзу в виде порошка для непосредственной 3D печати бронзовых деталей, включая ювелирные изделия, монеты, статуи и многое другое.

В процессе, называемом лазерной плавкой порошка (LPBF), также называемом селективной лазерной плавкой (SLM), бронзовый порошок загружается в бункер 3D принтера, и лазер сплавляет металлический порошок слой за слоем, создавая полностью металлическую деталь. Несмотря на преимущество прямой 3D печати металлической детали конечного назначения, LPBF-принтеры — очень дорогие устройства, стоимость которых начинается с шестизначных цифр. Кроме того, для заполнения слоя порошка для каждого цикла печати потребуется несколько литров бронзового порошка, что позволяет печатать несколько или даже десятки деталей. Оставшийся бронзовый порошок можно использовать для следующей печати. Хотя 3D печать металлом с использованием чистой бронзы встречается редко, были проведены новые исследования применения никель-алюминиевых бронзовых сплавов в аддитивном производстве с использованием дуговой сварки проволокой.

Если вы хотите напечатать объект из бронзы, но у вас нет времени и ресурсов, чтобы попробовать сделать это самостоятельно, рассмотрите возможность обращения к компании, предлагающей услуги 3D печати. Например, в DigitalCraft3D наши инженеры помогут выбрать технологию для создания бронзовых деталей. С примерами работ можно ознакомиться в разделе “Портфолио”.