市场和策略-3D打印技术参考-(第113页)    

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  • 为扩大应用规模,SpaceX再招增材制造工程师,最高基础年薪12.8万美元

    为扩大应用规模,SpaceX再招增材制造工程师,最高基础年薪12.8万美元

    SpaceX 无疑是美国最为成功的私人航天公司,即便蓝色起源刚刚成功完成了旗下飞行器的首次载人飞行,但前者已经跻身美国国家安全太空发射供应商。商业成功的背后是技术的创新,SpaceX 对 3D 打印技术的应用一直在大力推进,3D打印技术参考在此前曾对该公司就增材制造工程师的要求进行过介绍。近期,针对该技术的新一轮招聘已经开始,对于岗位职责和要求,这次又有哪些变化呢? SpaceX招聘增材制造经理 这次招聘的对象是增材制造经理,其主要职责包括管理工程开发和运营团队以及生产零件的交付,满足客户需求,特别是要帮助所有采用该技术的团队专注于子组件的设计简化和整合。为了加速采用3D打印技术,还要求他确定流程改进方案,制定战略、提高效率并推动公司既定目标向前发展。 该岗位还需要与内部团队在采购战略、市场分析、权衡分析审查以及供应商路线方面与工程师合作,支持成本、质量和交付目标,并为团队人员提供专业技术指导。SpaceX关注整个增材制造过程的优化,包括减少停机时间、高效快速的后处理、确保项目的有效执行等等。 SpaceX 星际飞船,计划用来进行载人绕月飞行及前往火星等太空探索 在这些岗位职责基础上,SpaceX要求应聘者至少具有工程学士学位,并具有3 年以上的金属激光制造工程(增材或减材)经验以及2 年以上的多激光和高功率激光(增材或减材)工作经验。而在以往工作中曾经采用3D打印实现运营规模增长以及对该行业及业内供应商和下一代平台技术有深入了解的应聘者则会被优先考虑。 基于对应聘者岗位和技能的要求,SpaceX开出的基础薪资为7.2-12.8万美元/年(2020年美国人均可支配收入5.3万美元)。不过,近一个月过去,申请者仅有10位。 SpaceX 龙飞船逃生系统发动机关键部件采用3D打印制造 2020年,SpaceX 还发布了一项关于增材制造工程师的招聘需求。在岗位职责中,公司要求应聘者能够为运载火箭金属增材制造应用开发贡献力量,通过开发和改进构建过程参数,升级和改进3D打印系统以最大限度的提高性能,能够充分利用增材制造技术的优势进行运载火箭零部件设计,最大限度提高客户满意度,缩短交付时间并降低整个制造过程的成本。主要责任包括: 1.实施新的制造技术并快速开发迭代,提高生产效率,实现先进的应用设计,降低成本并提高质量。 2.优化增材制造设备和软件,减少操作负担提高打印能力,实现高标准的一致性和可靠性。根据需要对设备进行结构优化并推动项目进行,必要时和原始设备制造商合作。 3.开发工艺参数,提高零件的整体机械性能、表面质量和几何精度。致力于提高现有材料的生产效率,开发新材料的工艺参数。与材料工程部合作,通过金相评估和机械测试确定新参数。 4.与设计师和相关工程师合作,利用SpaceX增材制造的优势,在适用的情况下推动零件减重和零件整合。发现并证实新的设计概念和特定几何结构的制造参数,以改善部件和系统性能,克服制造极限。 5.为各增材制造设备制定优化的粉末床熔融技术的构建文件,制定激光扫描路径,实现最佳的零件质量和一致性。 6.与操作人员合作,高效率实现生产,负责零件鉴定,和负责工程师和操作人员共同跟进,不断改进。 7.进行生产权衡研究和产能分析,努力以最佳方式表征总制造成本和约束条件,使用数据驱动技术最大化的利用增材制造技术。 8.在整个增材制造团队内部有效记录和分享与开发活动有关的信息,推动改进并促进培训。 9.与开发团队合作,在打印过程中实施监控,并与材料和工艺部门进行协调,对新工艺进行认证,以期在可行的情况下消除后续检测(如校准、尺寸、外观和无损检测等) 应聘者应当具备机械工程或其他工程学科的学士学位、3年以上金属增材制造专业经验,并有激光粉末床熔融设备的操作经验。 具备以下条件者可被优先考虑 1.机械工程或其他工程学科的硕士学位 2. 有“增材制造设计”经验 3. 具有开发和表征激光参数和扫描路径的经验 4. 有在多个增材制造平台上创建构建文件的经验 5. 能够使用工程基础进行权衡研究 6. 有实施激光粉末床熔融技术监控工具的经验 7. 了解高斯激光光学和高速激光扫描系统相关知识 8. 有建立和运行多因素实验设计(DOE)的经验 9. 精通可压缩和不可压缩流动、热力学、热化学、力学、材料和电路的基本原理 10. 优秀的沟通技巧和简洁的表达能力 11. 对推动商业航天业和载人航天事业的热情 12. 能够在协作团队环境中良好工作 13. 自我激励能力强,能够在高压环境中确定优先级并执行任务 其他要求:愿意加班。这项招聘需求表明SpaceX与增材制造技术相关的工作流程已经非常成熟,它涉及的内容非常广泛,从零件设计、工艺开发、性能检测,到多部门协作、设备改造、提高零件可靠性和一致性,再到综合成本控制和不遗余力的提高生产效率。所有这些都针对实际最终用途零件生产,SpaceX正在积极开发增材制造技术的潜力,而能够进入该公司工作,想必会是众多增材制造工程师的梦想。以上内容,也可作为国内相关企业招聘的标准,包括岗位职责、技能要求以及匹配的薪资水准;同时,相关的从业人员也可将其作为努力的方向。 欢迎转发主编微信:2396747576;硕博千人交流群:867355738;网址: 延伸阅读: 1.一线教师谈3D打印人才培养:职业院校专业建设面临的问题与探索实践 2.聚焦3D打印人才培养,国内金属增材制造技术人才培养联盟成立 3.工信部装备工业发展中心:我国增材制造从业人员现状分析 4.美国航空业成就GE增材,中国航天崛起能否再造铂力特?
  • ​3D打印的固有制造缺陷使其还无法完全替代热交换器的传统制造技术

    ​3D打印的固有制造缺陷使其还无法完全替代热交换器的传统制造技术

    3D打印技术的进步已经改变了热交换器的制造方式。传统制造路线无法实现的复杂、自由设计,可以通过3D打印轻松实现。热交换效率的提高以及重量、体积、制造成本的降低是3D打印可以提供的其他优势。与传统批量生产方法相比,3D打印所涉及的工艺参数优化、表面粗糙度控制、支撑结构去除、后处理要求、兼容原材料和成本竞争力一直争议不断。但尽管存在挑战,采用该技术已经成功实现了金属、聚合物和陶瓷材料的热交换器制造。在本篇文章中,3D打印技术参考重点分析粗糙表面、微通道、表面积和晶格结构等因素对3D打印热交换器的性能影响。当前的研究发现,金属3D打印的表面粗糙度是影响热交换器性能的关键考虑因素;与预期设计相比,制造尺寸的偏差也非常显著,特别是当尺寸接近制造极限时。随着3D打印技术在最终产品表面质量、尺寸精度和实现更小尺寸精度方面的不断提高,热交换器的换热性能可能进一步提高。 表面粗糙度对热交换性能的影响 表面粗糙度是通过粉末床熔融技术制造不同类型金属热交换器的常见和关键考虑因素。3D打印的热交换器产生的表面粗糙度可能比通过传统方法制造的相同热交换器高一个数量级。小尺寸通道中固有的表面粗糙度更严重影响传热效率。因此,有必要正确评估表面粗糙度并系统收集相应工艺参数的数据库。 3D打印的飞机电机热交换器,最佳翅片密度可优化热交换效率 在led的热管理方面,拓扑优化散热器比栅格结构具有更好的性能 制造尺寸的显著偏差可能与预期设计的偏差高达约20%,这也会影响微通道热交换器的热工水力性能。一些研究报告称压降受由此产生的有效通道尺寸而不是粗糙度的影响,而一些研究报告称压降是受表面粗糙度的强烈影响,另有研究认为粗糙度与通道水力参数的比率更适合分析压降特性。对增材制造技术引入的表面粗糙度对传热机制的影响分析表明,决定热交换器传热效率的不仅包括粉末颗粒的尺寸,还有粉末颗粒的形状及其与热交换器表面之间的附着。 最小特征尺寸和制造精度对热交换性能的影响 型化电子设备的发展推动了开发小型散热器的需求,这些散热器可以耗散非常高的热量,确保延长系统的使用寿命。先前对微通道的研究已经证明它们具有消散高功率密度的能力。微通道换热器的典型特征是压降大,这可能是由于通道中的流动分布不均和较长的流向流动长度造成的。歧管微通道换热器作为传统微通道换热器的替代品,歧管结构放置在平行运行的微通道的顶部,并通过多个入口和出口分配冷却剂流体。这种配置中的流动长度减少,改善了热交换器的水力特性。但传统上歧管和微通道是分开制造的,再通过一种粘合技术连接在一起,这个过程会增加交货时间,如果操作不当会影响性能。 夹层壁圆柱体强制对流传热示意图 利用晶格结构近似法和梯度法优化晶格密度分布的热交换器 增材制造技术可以将歧管和微通道以单个部件进行制造,并确保两个组件之间具有的适当接口。更复杂和优化的通道设计也可以通过该技术实现,这对于传统技术来说可能非常具有挑战性。研究发现,将不锈钢翅片的厚度从150μm减小到50μm可以将换热效率可以提高20-40%,将歧管的厚度从300μm减小到150μm,可以将换热效率提高10-30%。对由不锈钢、钛合金和铝合金打印的微通道进行研究发现,翅片和微通道的尺寸误差约20%,此外由于残留粉末,部分通道存在堵塞。与钛合金相比,不锈钢样品的尺寸误差更为突出。具有相似几何形状和预期尺寸的三个样品的传热系数和压降参数的差异归因于制造过程中出现的不准确。未来,如果3D打印可以达到更高的制造极限和精度,热交换器的换热效率将会进一步提高。 蜂窝结构具有更高的热传递性能 多孔材料包含大量空隙,增强了相对于整体块状材料的结构和功能特性。商业采购的金属泡沫就是这样一种多孔材料,据报道它具有良好的热和机械承载能力。周期性排列的晶格结构材料已经被结构工程师广泛探索,与随机开孔泡沫金属相比,单元格的自聚焦拓扑可以提供更好的强度和刚度特性。增材制造不仅可以自由制备具有定制形态参数的晶格,还可以将整个蜂窝结构打印在基板上,从而消除了额外的热界面材料阻力。 3D打印的新型分层分形体积太阳能吸收体,总体热转换效率与传统碳化硅整体蜂巢相当 不同的单元拓扑结构 GE 3D打印的镍基高温合金热交换器用于高温高压环境中 蜂窝结构具有更高的热传递和压降,但总体优势取决于单元拓扑结构,主要的传热机制决定了蜂窝结构在特定应用中能否使用。例如,在强制对流中表现最好的蜂窝结构在自然对流中可能不是最好的。仿生技术可以极大地激发3D打印技术制造复杂仿生蜂窝结构的可能性。一种具有三重周期最小表面的结构被证明具有更高的表面-体积比和高有效的导热性。 END 增材制造技术作为制造实验室和商业规模热交换器的可行选择,正在显著提高热交换的效率,并减轻重量和成本。虽然增材制造技术在生产优化和复杂的几何形状方面优于传统技术,但零件质量相对较差。增材制造技术的肯定有用,但需要做具体和系统的大量验证。当前的3D打印技术还无法替代传统方法,但3D打印技术的不断进步,将逐步解决这些固有缺陷,从而生产出轻量、多功能和高效的热交换器。 注:本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发主编微信:2396747576;硕博千人交流群:867355738;网址: 延伸阅读: 1.由GE赞助的热交换器增材制造设计挑战赛有哪些先进结构 2.纯铜热交换3D打印工艺的发展:从SLM、3DP、FDM到DLP 3.当前国内外高强铝合金种类、性能信息汇总 4.新趋势:使用多工艺融合开发3D打印多材料梯度合金
  • 世界知名工程机械制造商使用中国桌面金属3D打印机制造发动机支架

    世界知名工程机械制造商使用中国桌面金属3D打印机制造发动机支架

    桌面金属3D打印机的优势在于成本低、易操作,而且可以在办公室使用。对于传统制造领域,尤其是注射成型等行业,特别容易将其纳入原有的生产线,因此产生的产线升级费用也并不会太多。近年来,国产桌面金属3D打印技术发展迅速, 有些品牌甚至远销海外。 利勃海尔是世界上最大的工程机械制造商之一,具有多元化的产品线。如众多大型制造企业一样,该企业在制造工艺方面也在逐步探索更创新的技术。金属桌面3D打印技术,正是被其关注的3D打印技术之一,该公司的零部件部门借助包括桌面金属打印在内的多种工艺逐步转型,并推动集团公司其它生产部门采用增材制造技术。 从数字建模到不锈钢部件成品 个性化定制,是3D打印技术的一项重要特点。利勃海尔零部件部门尝试使用3D打印技术制作了一个用于固定驱动该公司重型机械和发电设备发动机的托架,这次成功的尝试,让他们找到了一条采用桌面金属3D打印实现成功应用的道路。 打印的托架(红色部分)对护栅(黄色部分)起到支撑作用(图片来源:利勃海尔零部件部门) 在经过数字建模、设计优化、成品制作、成品验证等步骤后,利勃海尔的第一个使用FDM 3D打印技术制作的发动机托架成功诞生,该产品在优化后减轻了超过50%的重量,高精度和高性能的成品使利勃海尔对这项技术表示了认可。 使用Raise3D MetalFuse复刻制作的发动机托架 由于发动机托架原本的设计建立在传统生产方式基础之上,因此受限于一些生产方式的局限性,设计会相对繁复。而利用自由度大幅度提升的3D打印技术,工程师可以通过拓扑优化,将原本的零件设计进一步调整改进,充分利用增材制造技术的优势实现零部件结构最优化。 拓扑优化与再设计—黄色箭头表示作用于零部件的机械应力(图片来源:Forward AM) 工程师基于实际运行中产生的机械应力,通过数字模拟,去掉了没有显著机械或热力应用部分的材料。拓扑优化最终得出全新的零部件结构,极大减轻了重量。然后,工程师采用只有3D 打印才能实现的设计方式:将点阵结构作为零部件的填充部分,从而再次大幅减轻零部件结构的重量,而功能性和稳定性丝毫不会降低。 应用结构仿真确保零部件能承受住最终应用时的工作负荷(图片来源:Forward AM) 将点阵结构作为零部件的填充部分 由于只在必要处使用材料且整合了点阵填充结构,重新设计后的托架总重量从 343 克减少至 167 克,减重超过 50%。重量的减轻意味着单个零部件生产成本下降,使用的材料更少,同时缩短了生产过程中的打印时间。 经拓扑优化的金属 3D 打印设计(图片来源:Forward AM) 基于桌面金属3D打印的成品制作与验证 在模型和材料确定后,开始进行成品的打印与制作。对于需要拥有高精度、确保运作性能的金属机械零件来说,一套高性能的3D金属打印解决方案在成品制作过程中显得尤为重要。高精度、运行稳定的打印设备能保障成品的精准度,确保零件的性能表现。先进的脱脂工艺,能缩短成型时间,提高致密度与屈服强度。除此之外,较大的打印腔体不仅可以实现大型零件的一次性打印,还可以实现小型零件的批量生产。 成功打印零部件后,工程师对零部件进行3D扫描,将该零部件的尺寸与建模时生成的模拟数据进行比较。分析尺寸一致性,比较零部件的表面并检查具体尺寸后,即可证实利勃海尔零部件部门最终生产出的零部件具有高精度、高性能特点。 对打印的零部件进行精密扫描,确保其精度(图片来源:Forward AM) 使用增材制造技术后的利勃海尔零部件部门降低了托架的生产成本、时间成本、极大的降低了托架重量,与此同时,还保证了托架承载能力的一致性。在建立起“增材制造思维”后,利勃海尔零部件部门已使用3D打印机在内部进行打印,并计划在该公司全球各个生产部门推广增材制造。
  • GE增材:通用旗下多部门支持转向粘结剂喷射金属3D打印技术

    GE增材:通用旗下多部门支持转向粘结剂喷射金属3D打印技术

    自 2017 年 GE 增材宣布开发粘结剂喷射金属 3D 打印技术以来,GE 各业务部门通力合作,共同支持该项目的研究与开发。目前,GE 增材已经可以打印航空、能源、汽车和其他工业领域使用的多种合金,不断开发的新材料和形状解决方案,能够满足客户的各种应用需求。 通用电气的每项业务都拥有数十年的材料科学和化学专业知识,GE 全球研究中心拥有深厚的专业知识,他们的材料团队了解粘结剂喷射的复杂要求,可以根据需要开发新的材料体系和粘结剂。GE 增材的第一种粘结剂用于成型高端镍基合金,并与 GE 能源部门合作开发燃气轮机零件,还与 GE 航空部门合作开发部分组件。GE 的其他业务部门也发挥了关键作用,他们帮助 GE 增材将需求与彼此的制造经验、零件设计和专业知识联系起来并发挥了关键作用。基于此,GE 增材的粘结剂喷射技术已经开始产生价值。材料和工艺被 GE 增材视为关键的差异化因素,并从四个角度进行粘结剂开发: 首先,考虑环境、健康和安全。更安全的粘结剂可以保护使用这些化学品的操作员的健康,并减少对复杂工程控制的需求。这对于工业化和工厂验收很重要,其降低了环境排放风险。 其次,创造具有高效、高强度的粘结剂。高生坯强度是生产大型零件和具有薄壁、尖角和其他精细特征零件的关键。生坯强度对于去粉和零件处理也很重要,这有助于实现自动化生产。 第三,粘结剂需要具有良好的热力学强度(brown strength,准确性须核实),这将最大限度地减少烧结过程中的变形,并实现更好的几何控制。零件不能只是可打印,它们还必须是可烧结的。 第四,粘结剂具有清洁的燃烧特性。超级合金和其他高性能材料具有非常特殊的化学成分,在烧结过程中不能留下可能影响最终零件微观结构和机械性能的杂质以及残留物。 GE增材粘结剂喷射3D打印机基本参数和过程示意图 ‍GE增材粘结剂喷射3D打印机打印过程 可以看出该打印机的成型尺寸较大 近期,GE 增材的研究人员发表了相关研究,分析了RENÉ 108合金采用粘结剂喷射技术成型的性能问题(粘结剂饱和度为100-120%,层厚0.1mm),并得出了两个主要结论: 首先,采用清洁燃烧的粘结剂所打印的零件具有更好的性能,其在最后的烧结过程中没有留下任何反应性残留物。其次,发现零件性能不仅仅取决于粘结剂,机器与材料的相互作用会严重影响零件的疲劳寿命。 GE Power 的提供的涡轮部件第一阶段内护罩:(a)生坯和烧结状态(b)加工后 粘结剂喷射技术制造的内燃机活塞 RENÉ 108具有独特的蠕变强度和抗氧化性,可用于提高燃气轮机的效率。燃气轮机的效率可以通过提高点火温度和减少冷却热段部件所需的空气量来提高。为了有效地冷却零件,需要设计内部通道和复杂结构,以便高效地使用空气来冷却系统。能够承受高温的先进材料和允许制造具有复杂内部冷却功能的组件的工艺尤为重要。RENÉ 108便是首选的热端部件材料,而粘结剂喷射技术能够创建更复杂、更高效且限制更少的部件。 END 从文中视频可以看出,GE增材开发的粘结剂喷射金属3D打印机的成型幅面很大,实际上这一尺寸为390*390*267mm,证明该技术的开发从一开始就面向工业部件制造。GE 增材指出,与其他3D打印工艺相比,粘结剂喷射技术具有许多优势:可以成型超级合金和其他难以焊接的材料,并能制造结构更为复杂的零件;金属粘结剂喷射的速度和无支撑特性还可以节省时间和成本,其打印速度至少比基于激光的技术快 6 倍,并可以在适当的热处理后制造更大的零件。 当前,粘结剂喷射金属3D打印技术的其他知名开发商也主要来自美国,如 ExOne、HP、Desktop Metal 等,他们在该技术领域领导了全球创新,相关产品也将陆续开始上市。未来,这项技术将深刻影响传统制造行业,并将改变金属增材制造行业的市场格局。 注:本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发主编微信:2396747576;硕博千人交流群:867355738;网址: 延伸阅读: 1.GE公司的新尝试:采用金属3D打印代替铸造,发现成本更加经济 2.ExOne服务中心已交付超200万件粘结剂喷射金属3D打印零件 3.粘结剂喷射3D打印:高DPI并不意味高精度,五个因素是关键 4.金属粘结剂喷射3D打印:在尝试使用该技术时须考虑整个工艺链
  • 以面成型:让液态树脂、高分子粉末和金属材料3D打印的速度和规模呈百倍增长

    以面成型:让液态树脂、高分子粉末和金属材料3D打印的速度和规模呈百倍增长

    近年来,3D打印技术的发展形式越来越多样化,无论具体到哪种成型材料,都有很大的技术革新。在金属3D打印方面,多激光、少支撑或无支撑的PBF技术已经是现实,而以区域性的面熔化为代表的技术是如今最新的技术类型;在液态树脂工艺方面,Carbon连续液面制造技术的龙头地位可能面临一种称之为HARP的高速大面积打印技术挑战,后者在3D打印的尺寸、速度方面取得了更大的进展;而在高分子粉末烧结技术领域,无论是基于喷墨还是光纤激光的高速烧结工艺,都将面临来自基于投影曝光和阵列二极管激光烧结形式的挑战。 从材料到工艺,这些新技术的发展,无疑将3D打印的速度、尺寸和规模提升到了新的层面。本期,3D打印技术参考分别介绍当前基于面曝光/烧结以及熔融的工艺类型及其发展情况。 光敏树脂面曝光3D打印技术 基于投影的DLP 3D打印机最先实现了材料的面成型,从而大大提高了光敏树脂的3D打印速度。在此基础上发展而来的“连续液面制造”(CLIP)技术以及基于面阵曝光的LCD技术,则是光敏树脂面曝光的进一步发展,两者分别从速度和打印尺寸方面发展了该技术。 1. Clip连续液面制造技术 Clip技术由Carbon公司于2013年推出,与DLP打印过程中平台反复上升下降的过程不同,Carbon在打印工作台与光源之间设置了一层透明透气窗,投影仪光源在整形后获得平顶光束,由3D模型分层驱动自下而上透过透气窗投影到工作台下表面。在光源照射的同时透入氧气,同时工作台连续匀速向上抬升,氧阻聚效应使透气窗和固化区域之间形成一层几十微米厚的液态未固化层,使得固化区域与透气窗可以轻松无损伤分离,从而实现连续无间断的打印。这种方式的打印速度比传统DLP还要快10-100倍。 Clip连续曝光3D打印 目前,Carbon公司已经证实了该技术可以被用于制造业,同时已经改变了几个行业的制造方式。 2. LCD面阵曝光3D打印技术 LCD 3D打印工艺是一种基于面阵曝光的技术,相比SLA单点激光逐层打印而言,制造精度略逊一筹,但生产效率会高出10-20倍;就曝光技术来说,跟DLP非常类似,但其成型尺寸几乎没有任何限制。总之,该技术兼具高速、批量化和低成本,因此基于该技术的产品价格往往更加亲民。 LCD技术打印牙模 3. HARP“大面积快速打印”技术 2019年,一项名为“大面积快速打印”(HARP)的技术被开发成功。该技术使液体冷却剂在液态树脂下面循环。冷却剂是一种氟化油,实际上,它既可以在打印前加热打印床,也可以过滤去除散射紫外线提高打印的精细度,同时还能够在打印时吸走热量。这种技术的改进可以使高达两米的零件能够在短短几个小时内迅速打印完成,打印尺寸可以达到约1m×1m×4m。 “高面积快速打印”(HARP)的技术 为了使HARP技术商业化,研究人员已经成立了Azul 3D公司,并声称使用 HARP 系统的打印速度和打印规模都是罕见的,其中打印规模是行业领先者的20 倍,速度是 100 倍,吞吐量是2000 倍。 聚合物粉末床面烧结技术 1. EOS LaserProFusion 技术 2018年11月,EOS宣布推出LaserProFusion技术,它采用近百万个二极管激光器排成阵列激光,瞬间一次性烧结粉末材料,相比过去的单个CO2激光器,新技术的烧结速度快出10倍。EOS将其称为唯一能够取代注塑成型的“革命性的聚合物增材制造技术”,它将使工业3D打印在未来市场更具吸引力。 整个截面同时烧结 LaserProFusion总输出功率可达5千瓦,在进行单层扫描时,只激活与CAD数据相匹配的二极管,整个截面同步烧结,这比依赖单个激光光斑沿整个构建区域移动的方式自然要快很多。该技术是基于2017年EOS推出的P500平台进行改造的,新工艺使P500的工作能力提高了两倍以上。EOS介绍,LaserProFusion技术使聚合物连续制造提高到了新的生产力水平,在5000-10000件的制造量级中相比注塑成型更具成本效益,足以与传统注塑技术同台竞争。 从实质上讲,LaserProFusion仍是基于激光的烧结技术,区别在于多点同时烧结。然而,自该技术公布至今将近三年,一直未有研究进展公布。 2. 聚合物粉末床直接图像红外面烧结技术 2020年11月,有20多年投影仪制造经验的挪威公司Visitech宣布推出一款近红外 (NIR)产品,并将其用于高分子粉末床烧结。通过将近红外射线投射到聚合物粉末床上,可一次实现整层烧结。在这种情况下,DLP技术将不再单单指代光敏树脂面曝光,而是将其拓展到了高分子粉末成型。 聚合物粉末床面烧结原理 通过增加投影仪的数量,可以实现打印尺寸和规模的扩展 这种基于近红外光的面烧结3D打印技术被称之为直接图像红外烧结(DIS)。与传统的基于激光器以及EOS最新的LaserProFusion技术相比,DIS是一种完全不同的烧结技术,同时也区别于基于粘结剂喷射的高速烧结技术。 单激光、多激光、多点烧结及粘结剂喷射高速烧结过程对比 DIS能够像DLP技术一样,实现更高的打印速度,一次曝光能够实现一整层烧结。Visitech还开发了一种可扩展平台可实现多台曝光机构的集成,因此能够扩大打印尺寸,提升生产效率。根据7月最新的消息,Visitech公司基于面烧结技术已经成功实现尼龙粉末3D打印,并有望在尼龙粉末烧结领域开辟出一种高产量和低成本的新方法。 金属粉末基于多点同时熔化的区域打印技术 2013年,LLNL开展了一项战略计划,使用高功率激光二极管阵列、脉冲激光器以及专用激光调制器,实现金属粉末区域瞬间熔化成型,而不是像传统的基于激光的粉末床熔融技术那样依靠一个或几个激光那样逐点扫描。这项研究自2017年获得报道之后再未有进展公布。直到本月,一家被称为Seurat Technologies公司基于该技术实现了4100万美元的融资。 面区域打印技术原理 新的金属3D打印技术的领先之处在于其采用了光寻址光阀(OALV)技术——使用一种特殊的激光调制器精确调整辐射分布的激光能量。该技术并没有增加激光的数量,而是通过控制光束增加同时熔化的面积。Seurat能够将200 万个激光点区域性的输送到15mm的正方形区域,并精准控制每个点的功率和持续时间,实现该区域瞬间熔化成型。 面区域打印的金属样品 通过光束调整后,每个光点的直径只有10微米,远小于传统激光光斑直径的100微米,但多点同时熔化却极大提高了整体成型效率,同时具有更高的分辨率。通过采用混合激光光源以及选取适当地光学放大倍率,打印速度可提高200倍。Seurat还指出,该技术在进粉末熔化时并不会产生任何的飞溅和烟尘,残余应力更低,因此在精度和表面质量方面更加优异。 除金属粉末面熔化技术之外,近期还有一种基于立体光刻的金属3D打印技术诞生。其理由光聚合原理生产高精度零件生坯,原料为金属粉末和光敏聚合物的混合体。通过掩模曝光,可以精确快速地成型整个层面,聚合物粘结剂选择性的在局部交联,将金属粉末粘结在一起,打印完的生坯经历脱脂和烧结后可以形成致密化的零件。该技术相比粘结剂喷射金属3D打印技术具有更高的效率。 END 3D打印技术最新形式的发展壮大基本上都在美国发生,无支撑金属3D打印技术的代表Velo3D、区域面熔化的Seurat Technologies以及喷墨技术的独角兽企业Desktop Metal,莫不是在正式推出产品之前就成功进行多轮融资。实际上,连贾跃亭这样的在中国排的上号的老赖都可以在美国成功融资,被各国政府看重的3D打印技术自然不难。这种新技术的开发方式让多家公司迅速发展起来。 工信部装备工业发展中心李方正博士曾指出,我们一直在努力追赶国外的技术,但当我们接近追赶上或已经追赶上时,发现对方的玩法变了,这不得不让我们有更多的思考。另一方面,3D打印技术发展的速度之快,着实让人侧目。 注:本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发主编微信:2396747576; 硕博千人交流群:867355738;网址: 延伸阅读: 1.基于立体光刻的超精密金属3D打印技术 2.粘结剂喷射3D打印:高DPI并不意味高精度,五个因素是关键 3.专题:金属3D打印企业(产品)差异化竞争的六个实例 4.GE增材:具有增强后处理和质量控制的金属3D打印
  • 旨在替代金属,世界最大高性能聚合物3D打印机的成型尺寸达1 x 1 x 1 m

    旨在替代金属,世界最大高性能聚合物3D打印机的成型尺寸达1 x 1 x 1 m

    Roboze是杰出的面向最终用户的高性能聚合物3D打印机开发商,自多年前率先推出旨在替代金属的ARGO 500 3D打印解决方案之后,该公司在航空航天、汽车和工业制造领域取得重要突破。为迎合制造需求的发展,Roboze于近日推出成型尺寸达1 x 1 x 1 m的ARGO 1000,该设备因此成为目前世界上最大的带有高温腔室的高性能聚合物3D打印机。基于挤出的3D打印技术,仍然是当前最为成功的 PEEK 3D打印解决方案。基于ARGO 500的出色表现,Roboze已经成为一些细分市场的领导者,由其成型的碳纤维增强PEEK 空气动力学机翼便是典型应用之一。 1 立方米的 PEEK 3D打印成型腔室 ARGO 1000 可以生产高达 1 立方米的PEEK零件,从根本上改变了航空航天、能源、交通、医疗技术和汽车等行业制造更轻、更高质量组件的方式。Roboze 使用更具可持续性和高性能的先进聚合物和复合材料,如PEEK、碳纤维增强 PEEK 以及ULTEM AM9085F,这些材料在一定程度上可以迅速更换金属零件并替代极端应用任务下的关键组件。更为关键的是,这些材料目前几乎没有第二种3D打印解决方案,激光烧结也几乎不可行。 ARGO 1000 的成型尺寸达1 x 1 x 1 m Roboze决心以高性能聚合物替代金属生产 更大的打印尺寸源于制造需求的发展,该公司一直处于增材制造行业的创新前沿,是世界上最早在 3D 打印中引入 PEEK 的公司之一。此外,该公司的工业自动化系统和专有的基于齿轮(无皮带)传送的技术允许生产的零件比皮带驱动打印机制造的零件精度高六倍。 该公司首席执行官表示,他们所制造的零件性能已经远远超越了原型,并且已经在为微型卫星、军用级船舶以及国家可持续基础设施制造定制组件。 高温腔室是影响高性能聚合物3D打印最重要的因素 强大超级聚合物和复合材料零件可直接用于最终用途零件 以PEEK为代表的高性能聚合物对打印环境要求苛刻。据中国领先的高性能聚合物3D打印机制造商上海远铸智能指出,仅凭高温组件不足以支撑大尺寸打印,另一个关键挑战是大尺寸部件在打印过程中的变形翘曲开裂现象。增强的恒温腔室设计是满足打印件温度的均匀性的关键,从而能够很好的解决变形翘曲开裂问题。该公司推出的最大的高性能聚合物3D打印机为FUNMAT PRO 610 HT,具有610*508*508mm的成型尺寸,设备的高温恒温腔室实现了打印与后处理的一体化,打印件可以更好的成型,并具备较高的机械强度和较低的内应力。 碳纤维增强高性能聚合物是金属的理想替代品 在设计工业应用工具时,传统技术使用铝制或者替代性的金属合金材料,这是因为金属件的表现更加优异并符合该类工具的要求。在许多情况下,热塑性塑料可以达到该类工具的强度要求,但是无法满足执行测试任务时的刚性要求。 而这正是复合材料发挥作用的地方。向基础聚合物中添加增强材料可以极大地改变原材料的性能,从而使塑料件替代金属件成为现实。目前常用的FDM增强材料有碳纤维和玻璃纤维,可用来增强ABS、尼龙(PA)、聚丙烯(PP)、聚醚醚酮(PEEK)等材料。CARBON PEEK被认为是整个行业中性能最高的 3D 打印超级聚合物。除了PEEK众所周知的特性之外,它还增加了更高的热稳定性和刚度。添加碳纤维显著提高了所生产部件的机械性能,消除了与传统制造技术的差距。 Roboze碳纤维增强尼龙3D打印产品 INTAMSYS3D打印的尼龙碳纤装配夹具 碳纤维增强尼龙则结合了尼龙的轻质和碳纤维的机械强度和热性能,碳纤维复合尼龙材料的强度与刚度显著提高,其机械强度甚至超过了3D打印的PEEK和PEKK,在汽车工业中从车辆固定架和仪表等内外部组件到发动机壳体均可以替代金属部件。众所周知,汽车碳纤维由于其强大的热和机械性能,被广泛用于汽车制造,作为金属零件的替代品,碳纤维增强尼龙在汽车工业中具有广泛的应用前景,能够实现减轻重量与设计优化的可能性,同时具有环保和经济优势。 END 制造业在不断调整以满足新的需求。定制化、按需生产和小批量生产等需求都在不断催生有别于传统制造方法的替代性方案。增材制造技术可能永远无法完全取代数控机床加工或铸造,但高性能FDM打印机能够以高性价比的方式满足这些需求。高性能聚合物以及纤维增强复合材料是最强的FDM材料组合,它不仅可以用于航空航天和汽车制造行业, 其特殊的性能还可以满足其他行业的制造需求。 高性能聚合物以及纤维增强复合材料以其优异的力学性能已被广泛应用于各工业领域,但由于传统制造工艺的限制,复合材料依然无法应用于一些具有复杂构型的结构。3D打印技术的快速发展无疑为实现复杂几何形状的复合材料制造提供了契机,从而进一步拓展了复合材料的应用范围。 注:本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发主编微信:2396747576;硕博千人交流群:867355738;网址: 延伸阅读: 1.美空军研究室大力开发连续纤维复合材料3D打印,并用于无人机机翼成型 2.超越PEEK,3D打印的碳纤维增强尼龙有怎样的性能和应用潜力 3.中国产工业级高温3D打印机为何备受国际顶级科研机构青睐 4.国产专业级FDM设备成功打入日本精密零件加工企业
  • Desktop Metal 收购多材料3D打印技术领袖Aerosint

    Desktop Metal 收购多材料3D打印技术领袖Aerosint

    点击「增材制造技术前沿」快速关注3D打印综合、全面、专业的微信平台 据外媒最新消息,Desktop Metal于近日收购了多材料3D打印技术领袖Aerosint,后者开发了一种能够用于粉末的多材料沉积系统。双方虽同属铺粉技术领域,但工艺类型相差甚大。 DM所从事的的粘结剂喷射技术目前仅能够成型单一金属材料,打印后的生坯经脱脂烧结后形成致密化的零件。Aerosint着力于开发基于激光和粉末床的多材料3D打印工艺,该公司独有的粉末沉积系统能够通过旋转的转鼓,在构建区域内选择性地沉积不同类型的粉末材料,从而达到在特定位置打印特定材料的目的。这种铺送粉技术似乎可以搭配多种成型工艺,如激光烧结、粘结剂喷射以及激光熔融等,从而实现多种聚合物、陶瓷以及金属材料的混合成型。 Aerosint粉末沉积原理 Aerosint打印的双聚合物零件 然而如果将问题细究,基于粘结剂喷射的多金属材料如何实现脱脂和烧结?不同金属材料有着不同的熔点,打印后的生坯如何共同实现致密化是目前的困扰之一。 面临同样困扰的还有以色列Xjet公司,其最早提出了3D打印金瓷结合的概念,主张采用纳米颗粒喷墨技术实现金属和陶瓷的结合,但同样面临脱脂和烧结的问题。多年过去,Xjet公司并未公布关于该技术更多的信息。 烧结完成的金属-陶瓷一体结构 采用基于激光烧结/熔融技术则不然,它可以在每一层直接实现粉末材料的冶金结合。实际上,如今绝大多数成功实现多金属材料成型的工艺大都采用了激光熔融或激光沉积。此前,Aerosint公司已经成功实现了316L不锈钢和CuCrZr(铜铬锆)混合双金属打印。 Aerosint打印的双金属零件 Aerosint打印的双金属零件 当前,3D打印多金属材料在应用方面最知名的案例是多材料火箭发动机喷嘴的制造,这代表了多材料打印在优化散热方面的优势,该技术因此也可以用于随形冷却模具打印。其他的,外硬内柔的耐磨刀具、具有不同介电和导电特性的射频元件等也可以采用多材料3D打印技术制造。 多数成功实现多金属材料成型的工艺大都采用了激光熔融或激光沉积 多材料金属3D打印目前属于较为前沿的研究,像Aerosint这样采用转鼓沉积不同粉末的技术并不多见,但却最为实用。国内有些公司也在进行金属多材料3D打印研究,但采用的铺粉工艺完全是将两种粉末分开方式,仅能打印最为简单的零件。 DM完成对Aerosint收购后,将作为全资子公司运营。而DM将如何运用后者的技术,还要在未来两年后看到具体细节。
  • 美空军研究室大力开发连续复合材料3D打印,并用于无人机机翼成型

    美空军研究室大力开发连续复合材料3D打印,并用于无人机机翼成型

    随着航空航天领域的迅速发展以及世界各国低空领域不断开放,各种无人机应用显著增多。无人机的隐身化、高机动性、整体化是其重要的发展趋势,无论用于侦查还是智能监测机体自身健康,翼身融合结构设计是实现无人机诸多目标的最重要方法之一,同时也满足了机身结构整体化的要求,减少了无人机零件数量和结构装配连接。 翼身融合无人机的机身结构均采用一体化复材整体板件成型,对材料要求高强度、高韧性、高流动,目前多使用复合材料或者高性能的工程塑料。而对于制造方式,多离不开模具,这对于复杂结构制造无疑没有效率和成本优势。为评估和完善连续复合材料先进航空结构制造技术,满足美国国防部具有挑战性的制造需求,美国空军研究实验室(AFRL)与领先的3D打印供应商Continuous Composites公司合作,共同研究连续复合材料3D打印能否成功用于无人机机翼直接制造。 美空军展示低成本高效无人机XQ-58A Valkyrie 中国大型隐身无人作战飞机——利剑隐身无人攻击机 Continuous Composites公司成立于 2015 年,声称拥有“世界上最早获得的连续纤维3D打印专利”,能够将连续纤维增强材料与热固性树脂技术相结合,安装在机械臂末端的执行器用于将纤维材料与快速固化的聚合物树脂一同沉积。加入了纤维的树脂在紫外线下几乎立即固化,产生具有可定制强度特性的各向异性部件。该技术可处理多种纤维类型,包括碳纤维、玻璃纤维、光学纤维和金属纤维。3D打印可以非常精确地定位和定向连续纤维。因此,可以将纤维放置在产品内部的选定方向和位置,使其沿着指定载荷路径提供所需强度和刚度,形成内部结构的组成部分。这意味着纤维被安置在需要其发挥作用的任何位置,多条纤维甚至可以在整个零部件中形成一系列传感器。 Continuous Composites连续纤维复合材料3D打印技术 与此同时,由于3D打印不再需要工具或模具,因此它提供了一步制造方法来生产任何形状的连续纤维增强复合材料,从而取代了更复杂、耗时且昂贵的传统多步制造技术。 在国防应用领域,3D打印技术无疑提供了一种低成本、省时的方法来制造轻质、拓扑优化的结构部件,这些优势与美国空军的低成本可磨损飞机技术/平台计划直接相符。Continuous Composites公司的技术也因此受到美国空军青睐。实际上,双方目前所开展的已经是第二阶段合作,美国空军无疑已经成为该公司的长期客户。 Continuous Composites连续纤维复合材料3D打印技术 Continuous Composites可以复合多种连续纤维材料 合作本身涉及在单个整体机翼框架中3D打印集成的翼梁和翼肋结构。在打印之前,Continuous Composites和AFRL的高级结构概念部门使用基于人工智能的生成设计软件来优化机翼结构的几何形状,该部件将使用由连续碳纤维增强的高性能热固性树脂制造。 制造完成后,3D 打印的框架将与复合机翼蒙皮组装在一起,AFRL 还将进行静态机翼测试以评估结构性能,而Continuous Composites将记录工艺数据,以将其3D打印技术与传统制造和组装工艺进行比较。 3D打印的无人机翼梁和肋条 3D打印的连续纤维复合材料 连续复合材料3D打印技术在成本、交货时间和零件属性方面具有广泛的优势。早些时候,Continuous Composites还与能源技术公司Siemens Energy合作,采用特殊的热固性玻璃纤维增强聚合物材料制造发电机组件。 连续纤维增强复合材料在我国天问一号火星探测器上也有应用。由中国运载火箭技术研究院所属航天材料及工艺研究所开发的连续纤维增强中密度防热材料,制造了天问一号上面需要维持探测器整体形状的上下边缘和结构的支撑部位以及背罩防热结构的舱盖、封边环、埋件、螺塞等零部件。这种材料相比低密度材料强度更高,同时兼顾了耐烧蚀和承载能力。 连续纤维增强复合材料在我国天问一号火星探测器上有重要应用 2020年,中国实现国际首次连续纤维增强复合材料太空3D打印 除此之外,2020年,由529厂—西交大团队共同研制的3D打印装备“实现了国际首次连续纤维增强复合材料太空环境增材制造技术”,这对于未来空间站长期在轨运行、发展空间超大型结构在轨制造具有重要意义。 据航空科学技术杂志指出,连续纤维3D打印技术与传统的自动铺丝成形相比,自动化程度和柔性更高,对于典型的碳纤维/聚醚醚酮零件,研发周期可缩短至原来的1/30,生产速度可提高100倍。使该技术既可以用于大批量生产复合材料零件,也可以一次性打印高度复杂的几何形状或者需要极其精密制造的关键零件,被认为将颠覆航空复合材料结构的生产模式。关于Continuous Composites连续纤维增材制造技术,请关注下方视频号内容。 注:本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发主编微信:2396747576;硕博千人交流群:867355738;网址: 延伸阅读: 1.比钢强10倍,比铝高8倍|可用于航空航天结构件的3D打印连续纤维复合材料 2.超越PEEK,3D打印的碳纤维增强尼龙有怎样的性能和应用潜力 3.工艺创新:将FDM 3D打印技术的潜力开发到极致 4.INTAMSYS携手KUKA推出3D打印创新解决方案,拓展智能柔性制造
  • 波音的采购合同——成为大尺寸金属3D打印制造商迈入航空航天领域的第一步

    波音的采购合同——成为大尺寸金属3D打印制造商迈入航空航天领域的第一步

    近日,澳大利亚公司AML3D收到了一件来自波音的订单,为这家航空航天制造商3D打印大型金属工具,这是该公司从波音获得的第一个订单,并有可能成为其进入利润丰厚的航空航天制造领域的切入点。AML3D采用基于线材的电弧增材制造工艺,通过将金属线材连接到工业机械臂的焊接系统中进行3D打印,并专门为国防、海事、汽车等领域的客户提供商业大型“金属增材”制造服务。 AML3D基于电弧的大型金属3D打印机 此次波音寻求制造的是由Invar-36材料制成的心轴工具,重量约150公斤。采购的价值仅5万澳元,约合24万人民币,对于此类规模的公司而言,这实在不算是一个大订单。然而,对于AML3D却是一次契机。波音公司不仅将评估和测试零件的机械性能、组织结构以及完整性,更重要的是评估AML3D按照波音规范生产的能力。鉴于合作方的规模以及与其未来合作的潜在商业利益,波音公司的这份订单可谓意义重大。 3D打印技术参考查阅的相关资料指出,电弧增材制造技术采用逐层堆焊的方式制造致密金属实体构件,因以电弧为载能束,热输入高,成形速度快,适用于大尺寸复杂构件低成本、高效快速近净成形。面对特殊金属结构制造成本及可靠性要求,其结构件逐渐向大型化、整体化、智能化发展,因而该技术在大尺寸结构件成形上具有其他增材技术不可比拟的效率与成本优势。与以激光为热源的增材制造技术相比,电弧对金属材质不敏感,可成形材料丰富,如对激光反射率高的铝合金、铜合金等。 Invar-36是一种具有超低膨胀系数的铁镍合金,在-250℃和+200℃之间具有极低的热膨胀系数,且塑性和韧性很好,属于可焊接材料,因此能够用于3D打印。值得注意的是,采用电弧3D打印过程中,不需要在整个打印室中充入惰性气体,而只需在局部打印区域进行保护,这便消除了对打印零件尺寸的限制。因此,AML3D的制造舱室具有可扩展性,甚至可以由两个机械臂协同打印。 AML3D的制造舱室的可扩展性以及两个机械臂协同打印 AML3D打印的螺旋桨 AML3D已经展示了其为海事部门生产零件的技术能力,并获得了世界最大船级社DNV的批准。2020年,该公司向日本客户交付了一件3D打印的螺旋桨,同时还在为海事领域的领导者蒂森克虏伯以及威廉森3D打印叶轮。基于此,AML3D已经开始在海事制造领域站稳脚跟。而一旦成为波音公司的供应商,这家公司无疑将迈入航空航天领域。 能够成为传统行业巨头的供应商,无疑将深刻影响一家3D打印公司的成长与发展。这方面早有先例,Norsk Titanium便是典型代表。2017年,Norsk对外发布公告称已获得来自波音公司的采购合同,将采用公司的快速等离子体沉积(RPD)工艺为波音787飞机生产3D打印钛结构件;2018年,Norsk开始为这些部件进行资格认证;2019年,相关认证工作完成,并在纽约建造了世界上第一家工业规模的航空航天增材制造工厂;2021年5月,Norsk在泛欧交易所成功上市,并成为商业航空航天一级制造商的供应商。与波音的合作,使该公司成为世界上第一个生产获得 FAA 批准的用于制造 3D 打印钛合金结构的公司,并取得了后来一系列成就。 因此,融入传统制造业,并成为其中不可缺少的一环,或许会成为3D打印公司发展壮大的一条路径。无论开发的设备科技含量多高,能够为用户解决问题,才能最终获得生存发展的机会。 欢迎转发主编微信:2396747576;硕博千人交流群:867355738;网址: 延伸阅读: 1.与航空航天用户绑定,3D打印服务商获发展契机 2.美国防部授予ExOne粘结剂喷射3D打印移动方舱制造合同 3.与美国陆军合作,投资建造世界最大金属3D打印机 4.视频:从工人到院士!卢秉恒院士的“破壁”人生
  • 美陆军投资建造世界最大金属3D打印机,目标尺寸:9 x 6 x 3.6 m

    美陆军投资建造世界最大金属3D打印机,目标尺寸:9 x 6 x 3.6 m

    今年上半年,美国陆军与该国应用科技研究组织(ASTRO)签订了一份合同,涉及开发一款新的金属3D打印设备,用于坦克和悍马的单件装甲车底盘直接制造。ASTRO声称,这款打印机将能够打印尺寸为30 x 20 x 12 英尺(约9 x 6 x 3.6 m)的单一、无缝战车外部构件,从而缩短交货时间、显着降低制造成本、并实现更轻的车辆设计。该组织首席研究员透露,大规模增材制造有可能改变军用车辆的制造方式,同时使美军减少对过去脆弱的供应链的依赖。 减轻零件重量、加快制造速度是该领域的关键要素 该设备将成为世界上最大的用于地面车辆生产的金属 3D 打印机,其成型尺寸应该足以构建任何特点的地面车辆零件。作为主要承包商, ASTRO将依次验证当前多种技术,因此与Ingersoll Machine Tool(英格索尔机床公司)、Siemens和MELD Manufacturing等分包商展开了进一步合作。 当前,最为常用的金属3D打印工艺是无异于粉末床熔融技术,其使用高能量选择性地固化金属粉末。2019年,美陆军还要求3D Systems开发9激光器1m x1m x 0.6m的大型SLM金属3D打印机,但该工艺必须完全清除构建环境中的氧气和湿气,以防爆炸并确保打印质量。即便如今SLM技术的成型尺寸越来越大,但与美国陆军项目的规模仍然相去甚远。建造一个具有这种建造体积的密闭腔室将极其昂贵,反复填充惰性气体更是非常不切实际。 拟定的大型金属3D打印机的设计效果图 [来源:美国陆军] 美国陆军项目的另一种可能性是采用DED能量沉积或WAAM电弧增材制造技术,其中机器人系统使用焊接工具头逐渐沉积材料。在此类技术的应用方面,火箭制造公司Relativity Space分别拥有若干台可以打印15英尺(4.5m)、20英尺(6m)甚至30英尺(9m)的“Stargate”的3D打印机,可同时打印第一级和第二级火箭以及整流罩。然而,由于该过程涉及高温,零件质量和热复杂性是难以绕过的问题,因此最终未被ASTRO选择。 Relativity Space世界最大金属3D打印机 对于该项目,另有两种工艺值得考虑。一种是澳大利亚SPEE3D公司推出的冷喷涂3D 打印工艺。它采用细小的金属颗粒以超音速喷出,并与基体接触瞬间产生剧烈的塑性变形,接触面积增大,加上撞击速度快、作用时间短,产生的热量来不及散失,温度的升高使粒子和基体部分熔化,形成局部冶金结合,因此可以利用该技术进行大型零件的直接制造,其速度比激光沉积和送丝电子束熔化都要快出很多。 冷喷涂金属3D打印工艺 然而,ASTRO目前选择了MELD Manufacturing的搅拌摩擦焊技术,这是一种无须高能热源、不需气体保护,能以10倍速度成型的金属3D打印技术。它利用搅拌针与连接件的搅拌摩擦产生热量软化连接处的材料,再通过轴向的压力使得材料连接在一起。在该过程中,材料并未经历熔化与凝固而一直保持固态,且过程中的挤压又起到“锻造”作用,最终得到的是性能良好的细晶组织。细晶组织具有良好的机械性能和疲劳性能,且能改善材料的延展性,这也是材料提高强度等性能的原因。 虽然与粉末床激光熔融技术相比,该工艺所制造的零件仅是接近最终形状,但其能够可靠且快速地沉积金属。不必经历高温过程,还不需要任何特殊的腔室、惰性气体、高能激光器等,只需要旋转工具头并四处移动,从而最大程度保证了制造过程的稳定可靠。 搅拌摩擦焊的原理 Meld Manufacturing搅拌摩擦增材制造过程 Meld Manufacturing已经成功开发出钛合金、铜合金、不锈钢以及镍基合金等主流材料的3D打印工艺。所制造的IN625的疲劳寿命相比原料棒材提高了4倍,并能够以至少10倍于粉末熔融工艺的速度进行材料沉积。而且,该工艺能够制造多金属材料和梯度材料。 对于本文所提到的合作项目,美国陆军要求首先将最终设备的较小版本作为试点项目构建,然后是全尺寸设备。目前,Meld Manufacturing已被美国陆军选为远征技术服务商,使其尽可能靠近战场进行维修和生产战斗车辆部件,同时提高整体效率并降低成本。未来,美国陆军很可能能够自由建造各种一体式车体,从而加快野战的机动灵活性。而在将3D打印用于战地维护方面,美军采用了多种多样的工艺类型,前不久美国防部还授予ExOne粘结剂喷射3D打印移动方舱的制造合同。 ExOne移动方舱,脱脂烧结炉也将集成于内部 武汉天昱“全新一代智能铸锻铣短流程绿色复合制造机床”建成投运 在今年TCT展会上,国内中科煜宸、鑫精合等公司展示了多件大型金属3D打印构件。而近日,被国家限制出口的微铸锻铣一体化增材制造技术(最大尺寸可达:5.8×5.2 ×1.5m)迎来投产。7月1日,“全新一代智能铸锻铣短流程绿色复合制造机床”建成投运,该机床是满足大型金属构件行业应用需求的超大尺寸智造3D打印装备,也是“金属3D微铸锻技术”的第四代大型装备,可一次成型、实现多功能复合以及柔性智能控制。 注:本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发主编微信:2396747576;硕博千人交流群:867355738;网址: 延伸阅读: 1.重磅!国家增材中心10m级高强铝合金重型运载火箭连接环实现一体化制造 2.增减材混合制造技术大幅提高武器装备生产速度 3.专题:2021,多激光、超大型金属3D打印的时代已经到来 4.新趋势:使用多工艺融合开发3D打印多材料梯度合金