3D打印技术参考-增材制造,聚焦专业-(第128页)    

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  • 过程-结构-属性!两大工具探索金属增材制造技术的基础物理机制

    过程-结构-属性!两大工具探索金属增材制造技术的基础物理机制

    对于粉末床激光熔融工艺(LPBF)来说,粉末逐层扩散和熔化的基本思想是简单的,该过程涉及一系列高动力耦合物理现象,包括粉体动力学、传热学、物理学等。流体动力学、相变、热应力和变形,导致极其复杂的过程-结构-属性关系。粉末扩散过程实质上是许多粉末颗粒与刮刀和基板(或已打印部分)之间的相互作用,而惰性气体流量也可能会有影响。这里的驱动力主要包括重力、碰撞、正常接触力、滚动和滑动摩擦,同时还有像范德华力一样的附着力以及静电排斥力,粉末床的质量会影响随后的熔化过程。在激光熔化过程中,激光束在粉末和熔池表面之间反射,向材料中传递能量。根据熔池的形状和尺寸,一般熔化模式分为传导模式和锁孔模式。传导模式是在相对较低的激光功率强度下实现的,产生一个半圆形的熔池。相比之下,使用相对较高的激光功率,会引起强烈的金属蒸发,并在熔池中形成一个较深、细长的腔,就出现了锁孔模式。此外,在这两种模式之间还存在一种过渡模式。 高能量强度引起包括对流、传导和辐射在内的高瞬态热传递;按照诱导非平衡相变,包括熔化、凝固、蒸发和凝结,使熔化的液体和蒸气与周围的气体和粉末颗粒更加复杂。当粉末动力学改变了原粉末床的结构,而阻力等驱动力与粉体扩散时的驱动力大不相同;另外,由于蒸发、扩散、对流和化学反应,化学成分也会发生变化,如氧化作用反过来影响多相流行为。多相流动会直接导致许多缺陷,如孔隙和包体。这些极端的热条件,不断变化的边界和成分条件显著影响了组织的演化,如从晶粒成核、生长到粗化,这些本身基本上是长期存在的科学问题,特别是对含有3个以上成分的合金而言。独特的自建微结构通常远离传统的准平衡相图。糊状带中的树突生长反过来会影响熔化液在熔化池边界附近的阻力。已打印部件的机械性能直接由微观结构决定;例如,柱状颗粒会导致各向异性,由于在树突间区域的脆性相可以降低延展性。另外,在凝固过程和随后的循环加热和冷却过程中会出现大的温度梯度,再加上某些材料中的固态相变,通常会导致显著的热应力和变形,从而降低拉伸强度、尺寸精度,热应力有时甚至会在缺陷发生时导致裂纹(凝固裂纹、液化裂纹和变形裂纹)或不利的微结构,这是致命的失败。热应力反过来又可能影响微结构的演变;例如,已证明增材制造的金属中的高密度位错主要是由压缩-张力热应力循环引起的,热应力可能促进动态再结晶。到目前为止,过程-结构-属性之间的关系还远未得到全面的理解,即使是对于那些非常普通的、成分简单的金属也是如此。 在上述过程-结构-性质关系中,有许多影响因素,即使是一些不受控制的或不可避免的变化,如在储存和再利用过程中粉体的表面氧化,也会引起制造工艺并通过整个过程-结构-属性链进一步传播。此外,这些影响因素中有很多都与材料的性质有关,通常需要经过多次反复试验,才能确定每种新材料的适当制造参数窗口。粉体的扩散特性和粉层的质量对粉体的扩散参数和粉体性能均有敏感性。有些是可以控制的或稳定的,如扩展速度和固有材料性质,但其他诸如粉末尺寸分布、形态、表面粗糙度、氧化物膜,在粉末生产、储存和再利用期间可能有所不同。在熔化过程中,影响激光特性的因素包括波长、极化、光束形状和尺寸;制造参数有激光功率、扫描速度、扫描间距等;以及粉末和材料的参数,如导热性、表面张力、粘度和比热,其中大部分取决于当地温度和化学成分。从凝固过程中的晶粒/树突晶成核和生长到凝固后的各种固态相变的非平衡微观结构的演变,不仅受到中尺度熔池流的位置和时间依赖的热/合成条件的影响,而且还受到微观尺度的沉淀和溶解的影响,在这些条件下,更多的材料参数起着重要作用,但更难在实验上测量或从理论上近似。机械性能主要由微观结构决定,也受残余应力的影响较大。残余应力来自热应力的演化,并由热条件、组织演变和材料参数共同决定。模量、泊松比及热能膨胀系数会随温度而变化。这些影响因素对有效选择和优化制造参数提出了挑战,特别是那些无法控制甚至不明的参数对确保质量一致性提出了巨大挑战,这是阻碍许多工业广泛应用的瓶颈问题。 另一方面,这些影响因素为操纵制造过程、调整微结构以及调整机械性能的一致性提供了大量的机会。另外,一些外部的磁场、超声场可以实现进一步调控结构和属性。采用激光束成形控制不锈钢熔池的时空演化,从而获得了较低的孔隙度、较好的表面质量。在打印过程中添加活性气体,大尺寸的氧化物颗粒在Lpbf过程中改善了常温和高温力学性能。在激光粉化工艺中应用了高强度超声波,实现了钛-6Al-4V样品中柱状晶粒向细等轴晶粒的完全过渡,同时提高了屈服应力和拉伸强度。然而,大多数实验研究的重点是某些金属合金的微观结构和力学性能,而不是制造的动态过程和微观结构的演变。因此,对过程-结构-属性关系仍缺乏全面的了解,而且由于以往实验结论的推广有限,今后对不同材料和设备的研究在很大程度上仍然主要依靠昂贵的试错实验,而不是具体而明确的指导。 为了解决质量不一致的问题,有效优化各种材料的制造参数,充分发挥操纵制造过程、微观结构演变和机械性能的潜力,必须研究基本物理机制,以便深入了解过程-结构-性能关系和这些影响因素的影响。传统的实验定性方法主要获得间接证据,不足以理解制造过程中复杂的动态现象。最近的研究进展表明现场实验和基于物理的计算建模是强有力的工具,提供前所未有的深入了解潜在物理机制。 一方面,实验数据提供了直接证据,可以用来验证仿真模型。另一方面,模拟结果可以提供更多无法在实验中测量的信息,并以更清晰、更量化的方式解释实验观测的机制。更重要的是,理解物理机制的最有效和最有力的方法是整合和协同现场实验和高保真物理建模。因此,有必要一并审查这两种研究工具,其目标如下:(1)了解它们的重要性和局限性,这些重要性和局限性主要是相辅相成的;(2)强调整合这两种工具的巨大协同作用;(3)确定值得今后研究努力的宝贵专题。 来自新加坡国立大学和威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员为此发表了“In-situ experimental and high-fidelity modeling tools to advance understanding of metal additive manufacturing”一文,刊登在机械制造领域顶刊《International Journal of Machine Tools and Manufacture》上。 https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2023.104077 在该研究中,首先介绍了经典物理学中的临界物理现象及其基本原理。详细阐述了现场同步X射线成像和衍射;总结了粉末动力学、熔化池流、微结构演化;同时也简要提到了基于物理模拟结果的数据驱动建模——这是一个不容忽视的发展趋势。最后,讨论了现场实验和高保真度模型的未来前景。 在金属3D打印中用于过程-结构-属性研究的X射线特征化和高保真度建模工具 现场同步X射线用于激光金属增材制制造过程的特征分析 两个典型的小型粉床现场X射线成像装置   高保真模型主要包括粉末动力学、熔池动力学、微观结构演化和机械性能建模 未来现场同步加速器特性化、高保真度建模及其综合应用的前景   本文系统地回顾了两种先进的研究工具,即原位同步加速器X射线表征和高保真度建模,它们用于探索金属增材制造技术的基础物理机理。它概述了原位X射线成像和衍射的基本原理、能力、应用和局限性,粉末动力学、熔池流动、微观结构演变和机械性能的高保真模型,以及数据驱动模型。此外,还讨论了这些技术的局限性、挑战和未来前景。本研究的主要结论如下: 目前,有两种先进的X射线表征工具用于监测金属3D打印的过程。原位X射线成像用于研究飞溅、熔池、凝固和裂纹,而原位X射线衍射能够观察凝固和热循环过程中的相变和应力演化。要获得高质量的结果,需要仔细设置样本厚度和曝光时间,以提高信噪比和空间分辨率。然而,这些技术仅限于二维,因此很难完全捕捉整个过程; 高保真度模型涵盖了多种现象,包括粉末动力学、熔池流动、相变以及应力和裂纹演化。尽管这些模型具有很高的物理保真度,但它们的发展受到两个主要限制:巨大的计算成本和缺乏材料特性。结合这些模型来预测零件的质量,从加工到性能,从微观到宏观,仍然是一个重大挑战; 为了探索L-PBF的基本原理,应该结合使用实验和模拟工具。尽管原位X射线表征和高保真度模型是在不同的平台(真实和虚拟平台)上开发的,但它们共同作为补充工具,探索这些制造过程中涉及的复杂机制; 数据驱动建模可以提供一种更快的方法来提取结果的特征,并通过使用实验和模拟数据来优化处理参数。尽管数据驱动模型有助于预测优化参数和指导制造,但L-PBF的基本原理和结果的物理机制仍然难以解释。 原位同步加速器表征可以直接研究金属3D打印的过程、结构和性能,而高保真度模拟可以分析这些现象背后的物理原理。这两种先进的工具是相互作用的,应该在克服各自问题的基础上结合起来探索金属3D打印的物理机制。 注:本文内容由3D打印技术参考整理编辑,转载请点击转载须知。 欢迎转发 主编微信:2396747576(请注明身份); 硕博千人交流Q群:248112776;网址: 延伸阅读: 1.聚合物3D打印晶格结构的准静态和动态压缩行为 2.ORNL和NASA合作,3D打印一体式月球车车轮,减少组装 3.中华文化:3D打印一次成型,数字回归实现文物1:1复刻 4.金属激光增材制造中的激光熔化模式 | 清华大学赵沧教授最新研究
  • 聚合物3D打印晶格结构的准静态和动态压缩行为

    聚合物3D打印晶格结构的准静态和动态压缩行为

    能量吸收材料和结构的开发是为了通过变形和损坏来分散或减轻动态载荷的能量,从而保护相关器件免受损害。它们已成为现代技术的重要组成部分,具有广泛的应用,涉及国防、个人防护设备、工业、汽车和航空领域。此外,在性能、重量和人体工程学之间实现良好的平衡通常是吸能材料和结构开发的一个关键目标,因此,许多研究集中在特殊设计和(多)材料解决方案上,如蜂窝结构、拉胀材料、泡沫结构、三周期最小表面结构(TPMS)和张拉整体结构。最近,受自然启发模仿体心立方(BCC)和面心立方(FCC)晶体结构中原子排列的晶格结构由于优异的机械性能引起了广泛研究兴趣。这些结构由立方晶格排列的互连支柱或梁组成,兼具轻质、强度、刚度和能量吸收能力。然而,这些复杂设计的使用通常受到制造工艺的限制。 3D打印无疑已经成为制造这些结构的新技术。通过逐层制造,越来越多的定制结构和创新几何形状得以实现。这项技术的关键优势来自设计自由度,这也是人们越来越感兴趣的原因。此外,该技术可打印多种材料,包括聚合物、金属、玻璃甚至混凝土。3D打印的工艺类型也多种多样,包括立体光刻、选择性激光烧结以及熔融沉积等。熔融沉积(FDM)工艺是一种低成本的消费级3D打印技术,该工艺打印的零件同样具有良好的机械性能,适合多种应用;其次,该工艺原料处理简单,打印部件不需进一步后处理。最后,FDM是一种相对简单且经济高效的技术,可获得广泛使用。 聚合物具有许多优点,包括降低成本和易于设计复杂结构。PLA和ABS是最常使用的两种聚合物,它们具有相对较低的熔化温度,易于通过FDM技术加工。另一方面,Tough-PLA是PLA的改性材料,提高了韧性和抗冲击性,其中添加了增强剂并对PLA的聚合物结构进行了改性,机械性能得以提高。 3D打印蜂窝/晶格结构设计的原理已通过大量研究得到确立,这些研究检查了结构与性能之间的关系,特别是在能量吸收领域。然而,应变率对机械行为的影响也不容忽视,特别是当这些组件可能暴露在严酷的负载环境中时。对碳纤维增强PEEK的动态行为研究发现,随着填充密度的增加,样品的机械强度增加,而变形减少;对PLA的研究发现,韧性会随着应变率的增加而增加。对采用激光烧结3D打印的热塑性弹性体的非线性机械行为(TPE)研究发现,尽管使用了更先进的工艺,但TPE的机械性能根据构建方向的不同而存在显著差异。对激光粉末床熔融(L-PBF)打印的316L不锈钢五种三周期最小表面(TPMS)片基结构在准静态和动态加载条件下的机械性能研究发现,所有五种结构在动态载荷下均表现出改善的机械性能。当前,仍需要对增材制造部件(材料或晶格结构)的动态机械响应进行更多研究,以提供有效的表征方法。 国外的研究人员近期使用FDM技术研究了聚合物晶格结构的机械性能,以探究它们在准静态和动态负载环境下能量吸收应用的潜力。此外,他们尝试建立了两种热塑性原材料的机械行为与3D打印块状样本的准静态/动态行为之间的相关性,以研究它们在准静态和动态下对晶格结构的能量吸收能力的影响装载条件。这些样品使用ABS和Tough-PLA打印,研究还包括评估FDM打印工艺对前驱体长丝机械性能的影响。此外,研究了准静态拉伸和压缩测试下打印方向对样品机械性能的影响,随后测试评估了材料的应变率敏感性。 通过实验,对三种不同晶格结构(BCC、FCC和BCC+FCC)在两种相对密度下的动态和准静态力学性能进行了详细比较。使用落锤对晶格结构进行冲击测试,对两种加载条件下的平台应力和能量吸收值进行分析和比较。 根据ASTMD-637-I标准方法进行拉伸试验的狗骨试样的插图,不同的栅格方向:(a)0°,(b)45°和(c)90°   准静态拉伸试验的实验装置:(a)3D打印试样试验和(b)丝材试验 准静态压缩试验条件:(a)3d打印的样品,(b)晶格结构定位图和(c)准静态压缩试验的实验设置和示意图 分离霍普金斯压力杆测试设置:(a)用于动态压缩测试的霍普金斯压力杆系统的总体视图和(b)霍普金斯压力杆测试设置的示意图 带有单元格的晶格结构的CAD模型说明:基于(a)BCC单元格、(b)FCC单元格和(c)BCC+FCC单元格的晶格结构 3D打印的晶格结构准静态压缩试验的实验装置和示意图 准静态应力-通过对纤维试样进行拉伸试验得出的应变曲线:(a)ABS纤维和(b)Tough PLA 准静态应力----通过对具有不同光栅方向的3d型印刷试样的拉伸试验获得的应变曲线:(a)ABS型试样和(b)Tough PLA试样 动态应力----在3d打印圆柱形试样上进行的具有不同方向的什压压缩试验所获得的应变曲线:(a)ABS试样和(b)Tough PLA试样 用FDM 3D打印工艺,制造具有不同单元和相对密度的3D打印晶格结构 变形过程:在准静态压缩试验下的3d印刷晶格结构(a)BCC试样,(b)FCC试样和(c)BCC+FCC试样 在动态压缩试验条件下,BCC、FCC、BCC+FCC 3d打印结构的变形过程 拉伸试验发现,FDM工艺对原材料的力学性能有很大影响,试样的晶格取向对材料性能有明显的影响。研究介绍了3D打印的ABS和Tough PLA圆柱体的准静态和高应变速率响应。在改变打印路径时,它们的抗压强度没有显著的差异。结果表明,ABS和Tough PLA在高应变速率动态压缩和准静态压缩下均表现出韧性行为。对于两种材料和所有参数配置,与准静态压缩测试相比,在高应变速率载荷下,屈服应力显著增加。 研究发现,晶格的相对密度在控制晶格结构的压缩和能量吸收性能方面起着关键作用。FCC和BCC+FCC晶格显示出具有高初始峰值应力的拉伸主导曲线。与ABS结构相比,Tough PLA结构表现出明显更大的阻力。 与准静态试验结果相比,跌落试验结果发生了显著变化。应变速率的影响在试验中是显而易见的。当暴露在动态负载下时,这三种拓扑结构表现出脆性行为。由于连接处的应力集中,支柱分离,导致结构连续性丧失,从而导致应力曲线大幅下降。这些现象极大影响了晶格结构在动态载荷下的吸收能。这项研究使未来能够对这些结构进行分析,以便更有效的设计它们来吸收冲击能量。解决压缩载荷期间应力集中问题的一种可能解决方案是采用基于表面的晶格结构,如TPMS,与基于桁架的晶格相比,其表现出更平滑的挤压行为。 参考:Experimental investigation of the quasi-static and dynamic compressive behavior of polymer-based 3D-printed lattice structures 注:本文内容由3D打印技术参考整理编辑,转载请点击转载须知。 欢迎转发 主编微信:2396747576(请注明身份); 硕博千人交流Q群:248112776;网址: 延伸阅读: 1.中华文化:3D打印一次成型,数字回归实现文物1:1复刻 2.ORNL和NASA合作,3D打印一体式月球车车轮,减少组装 3.HP与知名运动品牌合作开发3D打印跑鞋 4.清华大学最新《Science》:开发出无机材料普适性3D打印新方法
  • 17家增材制造企业成功入选第五批专精特新“小巨人”名单

    17家增材制造企业成功入选第五批专精特新“小巨人”名单

    为深入贯彻习近平总书记关于“培育一批‘专精特新’中小企业”的重要指示精神,工业和信息化部开展了第五批专精特新“小巨人”企业培育和第二批专精特新“小巨人”企业复核工作,现已完成相关审核,并由各省(市)工业和信息化主管部门陆续公布第五批国家级专精特新“小巨人”企业名单。其中,南京铖联激光科技有限公司、南京中科煜宸激光技术有限公司、无锡时代天使医疗器械科技有限公司、广东峰华卓立科技股份有限公司、广州迈普再生医学科技股份有限公司等17家以增材制造为主营业务的企业成功入选名单(见表1),截至目前共有36家增材制造企业获评国家专精特新“小巨人”企业。 表1 第五批专精特新“小巨人”企业名单的增材制造企业 序号 获评企业名称 主营业务 1 南京铖联激光科技有限公司 增材制造装备、服务 2 南京中科煜宸激光技术有限公司 增材制造装备、服务 3 无锡时代天使医疗器械科技有限公司 增材制造服务 4 广东峰华卓立科技股份有限公司 增材制造装备 5 广州迈普再生医学科技股份有限公司 增材制造装备、服务 6 飞而康快速制造科技有限责任公司 增材制造专用材料、服务 7 江西金石三维智能制造有限公司 增材制造装备、服务 8 北京爱康宜诚医疗器材有限公司 增材制造服务 9 广州黑格智造信息科技有限公司 增材制造装备、服务 10 中山大简科技有限公司 增材制造专用材料 11 东莞爱的合成材料科技有限公司 增材制造专用材料、服务 12 广东伊之密精密机械股份有限公司 增材制造装备 13 山东创瑞激光科技有限公司 增材制造装备、服务 14 深圳市大族思特科技有限公司 零部件 15 深圳市智能派科技有限公司 增材制造装备 16 深圳市金石三维打印科技有限公司 增材制造装备、服务 17 浙江迅实科技有限公司 增材制造材料、装备、服务 从入选数量来看,五批专精特新“小巨人”入选的增材制造企业数量显著增长。特别是在第四批和第五批中,入选数量的增长尤为明显,分别从7家增长到9家,再到17家,数量逐批递增,增长速率明显加快。2023年,全国增材制造专精特新“小巨人”企业总数上升至36家,相较于2022年的19家,增长速率高达89.5%。入选企业数量的飞速增长,充分说明越来越多增材制造企业在专业化、精细化、特色化、创新能力、产业链配套和主导产品方面发挥出明显优势,正积极助力我国增材制造产业核心竞争力的持续提升。 从整体占比来看,第五批专精特新“小巨人”名单全国总计3671家企业上榜,低于第四批的4328家,但增材制造上榜企业数量逆势增长,由第四批的9家增长至17家,分别占各批入选总数的比例由0.21%倍增至0.46%。整体占比的不断提升,显示出国家对增材制造企业相关核心技术、创新能力、产品品质等方面进一步的支持与肯定,以及对增材制造这一重要战略性新兴产业重视程度的不断提高。 当前,我国增材制造专精特新“小巨人”企业发展迅速,已基本覆盖材料、装备、服务等产业链各核心环节。随着行业需求不断拓展,增材制造企业深入细分领域,专业能力和专业化水平持续提升,将会有更多增材制造企业进入专精特新“小巨人”行列,成为推动产业链上下游融通发展,增强产业链供应链的稳定性和竞争力,保障产业和经济社会高质量发展的重要力量。 注:本文内容来自增材制造产业联盟。 欢迎转发 主编微信:2396747576(请注明身份); 硕博千人交流Q群:248112776;网址: 延伸阅读: 1.36项 | 工信部首批增材制造典型应用场景名单公示 2.重磅:《增材制造工程技术人员国家职业标准》颁布 3.ORNL和NASA合作,3D打印一体式月球车车轮,减少组装 4.中华文化:3D打印一次成型,数字回归实现文物1:1复刻
  • 多材料金属3D打印:高制造成本与高价值回报的博弈

    多材料金属3D打印:高制造成本与高价值回报的博弈

    近年来,增材制造作为一项生产技术已经越来越重要。特别是,金属激光粉末床熔融工艺已在航空航天、医疗、工具制造以及通用机械和工厂工程等行业实现批量生产。增材制造工艺提供了高度的设计自由度,可以根据发生的负载来优化组件结构,从而可以大量合并零件。功能集成的可能性也已在许多行业得到开发,可以有针对性的制造固态接头或多孔结构。然而,到目前为止,这些组件始终由单一材料制成。 高制造成本与高额回报  仔细观察增材制造的工业应用就会发现,批量生产通常是在高科技应用中实现的。这不仅是因为在高科技领域需要最大的设计自由度以实现优化的器件性能,而且还因为在此类应用中更高的制造成本更可能被接受。其原因是,由于在使用组件过程中不断实现节省,生产成本可以在短时间内得到补偿,甚至过度补偿。 因此,可以进行投资回报计算,其中几年、几个月甚至几天内实现的节省超过了生产部件增加的成本。例如,如果阀块不是通过传统铣削和钻孔方法制造的,而是通过增材制造设计 (DfAM) 进行流量优化,可以减少流量损失。这就可以使用更小的泵体,从而不仅节省投资,而且节省持续的能源成本。鉴于我们已经看到这些高科技领域利用增材制造实现了新的可能性,很明显这些领域也将受益于多材料增材制造。  多材料3D打印工艺步骤 根据ISO/ASTM TR 52912的定义,多材料组件是包含至少两种牢固结合在一起的不同材料。纵向多材料组件的生产(在连续层之间发生材料变化)目前已经可以在大多数商用SLM机器上进行,其过程是首先打印一种材料到一定高度,然后将粉末更换为另一种并以上一种材料打印的零件作为基体继续打印。在该过程中,将面临整个机器的清洁,如有必要,还可能需要进行集尘器、密封组件的更换。  沿工艺链进行多材料加工的挑战 总之,上述方式实现的多材料增材制造相对耗时,所实现的材料复合仅能是二维截面。对于3D多材料部件的打印,两种材料必须同时存在于一层内。因此,3D多材料组件的特点是材料可以随机分布。此时,传统的打印机无法实现多材料粉末的铺设。对于通过SLM工艺生产3D多材料部件,有必要在软件和硬件方面对现有的打印机进行改造,并在每个步骤中调整工艺链。 01模型预处理 首先,材料分布需要由设计者定义。这可以由应用设计师通过自己的专业知识或使用模拟工具来完成。一旦知道所需的材料分布,就需要为增材制造工艺生成零件的三个子模型。对于每个材料部分,需要一个单独的模型(子模型),以便允许在SLM打印过程中进行合适的参数设置。  多材料SLM工艺的零件建模:每个材料部分都需要自己的子模型以允许后续分配参数  多材料零件的参数化,重点关注两种特定材料 A 和 B 之间的过渡区 (C)。说明:Ed = 能量密度,PL = 激光功率,vscan = 扫描速度,dHatch = 填充距离 除了按材料生成的子模型之外,还需要第三个子模型来描述材料之间的过渡区域。对于每个部分,构建过程通常需要特定参数,以确保材料具有足够的质量。这意味着,为了获得高相对密度值和无裂纹材料,每个材料区域的激光功率、扫描速度和填充距离可能会有所不同。此外,根据扫描顺序,可能会发现零件质量存在差异。 02铺粉过程 多材料SLM工艺中最重大的挑战是对多种材料实施铺粉。传统的铺粉机构无法在一次构建作业中应用两种粉末材料。因此,需要对设备和软件进行重新设计才能实现多种粉末的铺设。德国Fraunhofer IGCV 实验室对一台SLM Solutions SLM® 280 2.0进行了改造,使其能够铺设和打印多材料。该机器在一次构建作业中能打印两种粉末材料。此外,铺粉机构配备有抽吸装置,能够去除多粉末层,多材料循环遵循以下步骤: 将材料 A 铺在第 n 层并根据设计进行熔化 未凝固的粉末材料A被抽吸装置吸走 根据 CAD 设计,材料 B 被铺设在第 n 层并熔化,未熔化的粉末材料 B 保留在构建室中 构建平台降低一层高度,并对第 n+1 层重复步骤 1 遵循步骤 1-4 中描述的原理,材料 B 保留在构建室中,而材料 A 则不断地被抽吸装置吸取    Fraunhofer IGCV 实验室的多材料SLM® 280 2.0 机器内部视图 03后期处理 除了单一材料加工中已经熟悉的挑战(例如从零件中去除松散粉末或去除支撑结构)之外,粉末混合物的分离是多材料加工带来的关键挑战。在步骤 1-4 中描述的铺粉过程中,两种粉末材料的混合是不可避免的。理论上,仅去除一种粉末就足够了,通过完全移除材料 A,仅留下材料…
  • ORNL和NASA合作,3D打印一体式月球车车轮,减少组装

    ORNL和NASA合作,3D打印一体式月球车车轮,减少组装

    3D打印技术参考注意到,美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)和NASA的研究人员于近日展示双方合作3D打印的月球车车轮原型,显示了该技术在制造对太空探索至关重要的专用部件方面的潜力。 该部件基于一辆名为挥发物调查极地探测车(缩写为VIPER)的月球车,它是NASA“阿耳忒弥斯”(Artemis)计划的一部分,负责探寻月球极地的水资源。此次3D打印的月球车车轮就是基于该探测车的设计,NASA打算在2024年部署这款探测车,用于绘制月球南极的冰和其他资源地图。 ORNL和NASA 3D打印的月球车车轮原型,将对其进行测试并与传统制造的车轮进行比较 NASA机械设计工程师(左)和ORNL研究员(右)检查3D打印的月球车轮原型(图片来源:CarlosJones,ORNL/美国能源部) 该原型车轮由镍基合金制成,宽度约203mm,直径为508mm。使用3D打印,该团队实现了复杂的轮圈设计,没有额外的成本或制造挑战。相比之下,实际将在月球上工作的VIPER车轮需要多个制造工艺和组装步骤,VIPER的50片轮辋由360个铆接接头固定在一起。为了满足任务的严格要求,制造过程需要复杂且耗时的机械加工。 如果3D打印的车轮与传统制造的车轮的坚固性相匹配,未来的探测器车轮可能会选择这种单打印轮圈,该轮圈在ORNL只花了40个小时就生产出来。3D打印工艺引入了倾斜侧壁、圆顶形状和波浪形胎面等功能,从而增强了车轮的刚度。 3D打印允许将精细的设计细节(如圆顶形状的波浪胎面)纳入原型月球轮中(图片来源:CarlosJones,ORNL/美国能源部) 美国宇航局机械设计工程师兼休斯敦美国宇航局约翰逊航天中心增材制造实验室经理理查德·哈根表示,“许多车轮特征的加入只是为了强调增材制造的用途,它可以轻松实现传统工具甚至传统加工难以实现的设计功能。”尽管3D打印的轮子原型并非注定要登上月球,但其符合NASA VIPER轮子的设计标准。进一步的测试将评估这种设计及其制造方法,以用于未来的太空任务。 增材制造可以减少能源消耗、材料浪费和交货时间,还支持复杂的设计并允许定制材料属性。美国能源部的制造示范设施十多年来一直引领此类技术,并于2022年使用3D打印机开发了车轮原型。这台打印机的大小足以容纳一个人,其配备两台同步激光器和一个旋转的构建板,以选择性地将金属粉末熔化成所需的结构。 打印月球车轮原型的团队成员在3D打印机前展示成果(图片来源:CarlosJones,ORNL/美国能源部) “在相同的激光功率下,这极大提高了生产率”,负责新型激光粉末床熔融系统开发的Peter Wang表示,并补充说沉积速度提高了50%。“我们只是触及了该技术的皮毛,我真的认为这将是激光粉末床打印的未来,尤其是大规模和批量生产。”王和项目团队成员最近发表了一项研究,分析了电动机等打印组件技术的可扩展性。 3D打印简化了车轮设计并降低了成本   尽管为车轮提供了更复杂的辐条结构和锁定功能,但3D打印简化了车轮设计并降低了成本,并使最终组装制造变得更加容易。Wang强调,打印机的独特性与团队在自动化和机器控制方面的专业知识相匹配。研究人员利用橡树岭国家实验室开发的软件将车轮的设计进行了分割——两个激光器可均匀分配工作——从而实现高效生产。 该打印机仅适用于特定材料,因此也有局限性。当打印厚度相似时,3D打印的车轮比VIPER的铝制车轮重50%。NASA打算在NASA约翰逊航天中心或专门的测试设施的流动站上测试这种3D打印车轮的性能,评估各种性能指标。 挥发物调查极地探测车(VIPER) 作为阿耳忒弥斯计划的一部分,在月球上建立的载人研究站将需要地外制造能力。“能够在太空中制造维修零件非常重要,因为你无法获得足够的备件,用于打印的粉末、颗粒或长丝更容易包装,并且具有更大的灵活性“,哈根表示。 橡树岭国家实验室的研究人员监测原型月球轮的打印过程 “增材制造提供了灵活性,只要有原料,就可以制造所需要的任何替换零件,无论是在太空还是在地球上,”橡树岭国家实验室火星车轮项目的负责人布莱恩·吉布森表示。这就是增材制造引起一系列替代需求的原因,从快速制造的模具到难以采购的铸件和锻件。对于太空探索,3D打印最终可以使用来自月球或火星的当地材料作为原料。 注:本文内容由3D打印技术参考整理编辑,转载请点击转载须知。 欢迎转发 主编微信:2396747576(请注明身份); 硕博千人交流Q群:248112776;网址: 延伸阅读: 1.视频:NASA 5700万美元支持月球基地3D打印技术研究 2.NASA投入新资金启动25项太空探索3D打印项目 3.62页成果下载:ASTM发布由NASA支持的增材制造现场监控技术战略指南 4.NASA着力开发火箭发动机的多合金和多工艺增材制造
  • 中华文化:3D打印一次成型,数字回归实现文物1:1复刻

    中华文化:3D打印一次成型,数字回归实现文物1:1复刻

    文物是历史文明的印记,现代3D打印技术与历史文物,究竟会碰撞出什么样的火花呢?近些年,借助全新的技术,我们能够以辅助的技术方式呈现拥有悠久历史的文物,从而为观众提供更多的趣味性和更细腻的互动体验。但鲜为人知的是,在上述这些创新展示中,3D打印技术扮演了关键性的角色。   中华缠枝纹薄胎玉壶 近日,一部特火的短剧《逃出大英博物馆》掀起一阵“让文物回家”的热潮,该剧将大英博物馆中的一盏中华缠枝纹薄胎玉壶(以下简称玉壶)拟人化,以一种生动有趣的方式展现了玉壶逃离大英博物馆的过程,引发了人们对中国文物流失海外的关注和思考,并加深了对中国文物流失问题的了解,从而引起更多人对文物保护的关注与重视。 《逃出大英博物馆》 中华缠枝纹薄胎玉壶的原型——青玉薄胎茶壶,并非历史文物,而是一件来自苏州的工艺品,出自中国工艺美术大师、苏州玉雕省级非遗传承人俞挺之手  中华缠枝纹薄胎玉壶由一整块十三公斤的青玉玉料,历经半年时间精雕细琢而成,采用传统中国茶壶形制,壶上有宝相花、壶身缠绕福寿藤。值得注意的是,薄胎工艺是中华缠枝纹薄胎玉壶的最大亮点。普通玉器器皿的胎壁厚度差不多在5毫米,薄胎玉器器皿的胎壁只有1毫米左右。因为只有达到这个薄度之后,玉器才会产生一定的透光性,在灯光的辅助下产生发光的感觉,就像大家在网上看到的“发光”的中华缠枝纹薄胎玉壶一样。RAYSHAPE 3D打印,让玉壶“回家”团圆 文物思家国,国人盼物归,如果文物会说话,那定是话语间都充满思国之情。在2023年中秋节即将到来之际,铼赛智能(RAYSHAPE)专业团队决定利用3D打印技术,让玉壶“回家”团圆。 铼赛智能(RAYSHAPE)将3D打印数字化解决方案用于复刻玉壶。选用自主研发的红蜡树脂材料,它是一款高端模型树脂,该材料成型精度高,具有高精度、高表现力等优点,使用该材料打印的模型效果图案精细,使得玉壶的细节表现力极佳,可轻易获得精细的缠枝纹图案,是高端手办、潮玩的最佳模具材料,打印件可直接用于翻模或定制最终产品。 RAYSHAPE红蜡树脂打印的玉壶 同时,为了更好的复刻出原型玉壶的颜色透光性,RAYSHAPE专业团队还选用自主研发的铸造蜡型树脂材料来复刻玉壶,可以看到复刻的玉壶表面非常光滑,高度还原出壶盖和壶身上的所有玉雕细节。另外,铸造蜡型树脂材料晶莹通透,完美复原了采用薄胎工艺原型玉壶的透光感。 RAYSHAPE铸造蜡树脂打印的玉壶 文化与3D打印技术相辅相成、相互促进熟悉RAYSHAPE的朋友都知道我们专注于高精度光固化3D打印技术,具备3D打印机、软件、材料、工艺等环节的自主开发与应用落地能力。无论是文物的数字化建档、修复,还是雕塑、手办模型的数字化设计,处处都有RAYSHAPE 3D打印技术的身影。 随着时代的发展,3D打印技术的出现和应用,开辟了文物保护、修复、复刻和展示的新纪元。我们可以看到,3D打印在文化的展示和传承中起到了承上启下的作用。 3D打印通过数字三维技术,使得历史文物能以新面貌、新方式展示在世人面前,这不仅让历史文化得到更好的保留、还原和传承,还作为一种纽带为我们讲述了一个历久弥新的故事,千年历史与现代串联起来,让历史文物在现代科技的保护下,焕发出了全新的生命力。 如果您对RAYSHAPE 3D打印的中华缠枝纹薄胎玉壶感兴趣,可以添加RAYSHAPE-3DP,微信获取模型数据。 欢迎转发 主编微信:2396747576(请注明身份); 硕博千人交流Q群:248112776;网址: 延伸阅读: 1.RAYSHAPE完成A+轮融资,发布4K大尺寸DLP 3D打印机 2.HP与知名运动品牌合作开发3D打印跑鞋 3.3D Paint:将二维图像转换为3D模型 4.清华大学最新《Science》:开发出无机材料普适性3D打印新方法
  • HP与知名运动品牌合作开发3D打印跑鞋

    HP与知名运动品牌合作开发3D打印跑鞋

    惠普MJF技术是当前尼龙、弹性聚氨酯等粉末材料重要的3D打印技术之一,自诞生以来已取得巨大的商业成功,并与激光烧结3D打印工艺竞争激烈。惠普公司也因此在3D打印技术领域站稳脚跟。该公司指出,其独特的3D打印解决方案使汽车、医疗保健、工业、包装、消费品和体育用品等行业的制造和生产更加可持续。与传统制造相比,使用3D打印生产最终零件和原型的速度更快,并且可以使用更少的能源、更少的时间并带来更少的浪费。 3D打印技术参考注意到,在10月5日的惠普Imagine大会上,其公布了与 Brooks Running的新合作伙伴关系,并指出此举将颠覆高性能跑鞋市场。Brooks Running是一家具有百年历史的美国知名运动鞋和运动服装品牌,专门设计和制造跑步鞋、跑步服装和相关运动配件,是全球领先的跑步鞋品牌之一。2022年1月,该公司成为美国成人高性能跑鞋业中的顶级品牌,市场份额达到21%。双方合作带来的第一个创新成果是Brooks Exhilarate-BlueLine跑鞋。 惠普与Brooks Running的合作可以追溯到2017年,当时这家鞋类公司依靠惠普的FitStation足部扫描仪来打造个性化跑鞋。如今,Brooks BlueLine实验室 与惠普合作采用MJF聚合物3D打印技术创建了Exhilarate-BL系列。 ‍ 具体来说,MJF用于3D打印鞋子的“3DNA”中底,旨在提供“推进力、弹性体验”。它还根据跑步者的数据专门设计和调整尺寸,以便跑步者的每一步都拥有最佳的缓冲和弹性。据报道,惠普独立验证了其MJF技术3D打印的中底,其能量回报比当今市场上90%的跑鞋中底更高。 BlueLine鞋类产品线管理和总监Nikhil Jain表示,“使用惠普的3D打印技术,我们的设计团队能够以毫米级的方式对中底元素进行微调,这是其他方式无法实现的。作为一个植根于每个人都有独特运动路径的科学品牌,我们在如何改变脚下体验并使用3D打印提供优质、高性能的跑步体验方面仅仅才开始,未来将有更大的创新潜力。” 惠普进入鞋类生产领域的独特之处在于,它正在以多种方式应对这一细分市场。虽然阿迪达斯只用Carbon的Clip技术3D打印中底,但惠普有许多用户在探索MJF工艺,用于运动鞋、名牌鞋和日常休闲服的中底、鞋面和鞋垫生产。例如,迪卡侬、Lonati集团生产的鞋中底和外底使用了MJF工艺;锐步使用惠普的工艺3D打印了整双鞋;Hilos正依靠MJF工艺生产具有3D打印中底的休闲鞋,其中80%由回收材料制成;巴塞罗那初创公司ATHOS也在利用惠普的技术创造了登山鞋。 注:本文内容由3D打印技术参考整理编辑,转载请点击转载须知。 欢迎转发 主编微信:2396747576(请注明身份); 硕博千人交流Q群:248112776;网址: 延伸阅读: 1.生产效率大跃升!3D打印助力鞋模成功瘦身1.6KG! 2.联泰科技3D打印助力福欣精密科技鞋模厂产业新升级 3.3D打印解决方案,以让大众消费群体穿上高舒适度的定制鞋为目标 4.鞋类新视角!万物皆可3D打印?
  • 热处理对金属3D打印CuCrZr合金力学性能及导电性能的影响

    热处理对金属3D打印CuCrZr合金力学性能及导电性能的影响

    CuCrZr合金由于具有良好的导电性能和力学性能,被广泛应用于国际热核聚变实验堆(ITER)零件、航空发动机零部件、高铁接触线等领域。然而,传统的加工方式(铸造、锻压、拉拔等)难以加工结构复杂的零部件,且加工生产周期长,成本高。近几十年来,3D打印技术发展迅速,采用SLM技术制备CuCrZr合金零部件已成为一种趋势。 铜铬锆(CuCrZr)三元体系主要依靠Cr的析出或CuxZry化合物(如Cu4Zr和Cu5Zr等)来改变微观结构,从而改善物理性能。研究表明,热处理对SLM制备的铜合金有显著影响。 上海理工大学材料与化学学院陈小红教授团队唐湘鹏等研究了热处理对金属3D打印CuCrZr合金力学性能及导电性能的影响。采用SLM制备后的CuCrZr合金屈服强度(YS)高达411 MPa,抗拉强度(UTS)为460MPa,延伸率13%,硬度145HV。然而导电性能较差,只有31% IACS。在500℃下时效1h后,UTS可达585 MPa,电导率为64% IACS。时效后的样品与打印后的相比,力学、导电性能大大提升。 该团队使用的CuCrZr粉末由威拉里新材料科技有限公司提供,打印设备由德国通快公司提供(型号:TruPrint 1000),打印前316L不锈钢基板预热至200℃,打印出了25mm高的样品。 实验过程及实验结果 由于在打印过程中粉末吸收激光能量而熔化且冷却速度快(104 -106 K/s),液态的CuCrZr会快速凝固。因此,打印后的CuCrZr合金由于存在高密度的位错,样品的导电率较低。为改善合金的综合性能,样品需进行热处理。 与传统铸造CuCrZr合金的热处理不同,打印态(AB)CuCrZr样品中铜基体会形成过饱和固溶体,样品可以不经过固溶处理而直接进行时效处理。热处理在CVD管式炉中进行,通入氮气作为保护气体,防止氧化。该团队研究了五种热处理工艺对性能的影响,其中主要分析500℃ 时效1h下的样品(500DAH_1h),因为在本实验中该条件下制备样品的力学性能最好(UTS:585MPa)。 热处理方法及样品大小 经过500℃时效处理1h后,抗拉强度提高至585MPa,同时,塑性略有提高(总伸长率为14.4%),性能可与传统加工CuCrZr合金相媲美(ASTM C18150)。当时效时间增加到2h时,抗拉强度下降(569 MPa),塑性变差(6%)。同时,时效温度升至550℃时,抗拉强度和硬度均低于500DAH_1h试样,但延展性有所提高,延伸率达到20%,这可能是过时效造成的。固溶后的样品(SA)的抗拉强度和硬度均低于AB样品,但塑性大大提高,延伸率达到40%。固溶时效的样品(SAAH)强度增强,伸长率降低。在500℃直接时效1h后,CuCrZr样品的力学性能优于其他热处理的样品。 AB样品具有相对较低的导电率(31% IACS)。经热处理后,样品导电率大大改善。500DAH_1h样品电导率达到64% IACS。提高时效温度或时间后,合金的导电性能会增强,这是因为析出行为与时效温度和时效时间相关。SA样品的导电率和导热率较差(56% IACS)。SAAH样品中,溶解在铜基体中的原子析出,由于晶格畸变程度增加,导电率提高到84% IACS。 不同状态下CuCrZr合金的力学性能、导电率及热导率 研究还讨论了四种强化机制(细晶强化、析出强化、固溶强化和位错强化),其中析出强化是对CuCrZr合金最有效的强化方式。理论计算的屈服强度值与实验结果之间的误差不超过15%,误差原因可能与TEM和SEM图像中的测量误差有关,如统计的晶粒大小、析出相大小等。此外打印后,热处理过的CuCrZr合金中也能找出一些的CuxZry粒子,这些粒子也能起到合金强化的作用。在打印成型过程中,由于熔池冷却凝固具有很高的冷却速率,位错会在晶界处受阻形成位错塞积,随后时效处理过程中Cr原子来不及析出而固溶于铜基体中形成过饱和固溶体以起到强化合金作用,强化效果约占理论上计算屈服强度的60%,而形成的固溶体对合金的强化几乎没有作用。位错密度降低也能对合金起到强化作用,最后对于直接时效处理后合金内部晶粒尺寸变化很小,对强度基本没有影响。 理论计算的屈服强度与实际的屈服强度 热处理对电导率的影响表现为,直接时效后,第二相Cr粒子析出,晶格畸变回复,缺陷减少,电导率增加。随着时效时间增加或时效温度的升高,导电率还会由于声子散射的减少而提高。此外,当Cr固溶于铜基体中,位错减少,晶格畸变减少,因此固溶体样品的电导率要高于原始打印态的电导率。直接时效处理的样品电导率要低于固溶后时效处理的CuCrZr合金。SAAH处理后样品合金内Cr沉淀会对声子散射有阻碍作用,从而降低电导率,与固溶体相比,Cr析出物对电子的散射效应更小。除了热处理,孔隙率对导电性有很大影响,这可以通过不断优化打印工艺参数来改善,从而提高导电性。另外,由于粉末中有铁,硅等杂质的存在,难以制备无缺陷的CuCrZr合金。铁,硅等杂质会降低铜合金的导电率。总之,打印工艺参数与打印后的热处理方式都对导电性有很大影响。 总的来说,本研究通过SLM技术,为制备结构复杂的CuCrZr合金零部件提供了新方法。高强、高塑性、高导电率的打印的CuCrZr合金有待进一步研究。  欢迎转发 主编微信:2396747576(请注明身份); 硕博千人交流Q群:248112776;网址: 延伸阅读: 1.视频:3D打印铜-钢双金属热交换器 2.最新突破:粘结剂喷射完成攻克钛、铜、铝3D打印制造 3.高超声速客机发动机超燃试车,15%零件3D打印制造 4.调查研究:金属增材制造技术行业应用差异及释放潜力的条件
  • 清华大学最新《Science》:开发出无机材料普适性3D打印新方法

    清华大学最新《Science》:开发出无机材料普适性3D打印新方法

    清华新闻网9月29日电 近日,清华大学化学系张昊副教授、李景虹院士和精仪系孙洪波教授、林琳涵副教授研究团队在无机材料的3D打印化学与技术方面取得了新突破。该研究基于纳米晶体表面配体的非特异性光化学交联反应和溶液中输运过程,实现了普适于无机功能材料的纳米级精度直接3D打印。 9月29日,该研究以“基于胶体纳米晶体间光化学键合的无机纳米材料3D打印”(3D printing of inorganic nanomaterials by photochemically bonding colloidal nanocrystals)为题发表在《科学》(Science)期刊上。   3D打印已成为一项革命性的技术并深入地影响了我们的生活。借助3D打印将各类不同的功能材料与丰富的3D结构相结合,可以为构建微纳功能材料、光电集成器件、生物芯片等提供新的手段。但是,目前可用于3D打印的材料一般限于聚合物和部分金属材料,处于电子和信息产业核心,具有优越光、电、磁等性能的半导体等无机材料的直接3D打印则难于实现。其化学本质在于,3D打印结构的稳定性来源于打印材料中原子或分子间的化学键。无机材料如半导体或金属氧化物等难以在3D打印条件下成键,因此往往需要聚合物等作为模板,如此打印得到的混合物中无机物纯度低,无法保持原有的材料特性。  3D Pin打印原理 针对这一问题,研究团队开发了无需聚合物模板的无机材料纳米级精度3D打印新方法(简称为3D Pin)。该方法以胶体纳米晶体溶液为相应无机材料的原料“墨水”,设计了基于光生氮宾自由基的小分子交联剂,利用飞秒激光引发纳米晶体表面配体的光交联反应使纳米晶体间形成稳定的共价键连接,实现了普适性、高纯度(无机组分质量分数大于90%)、高精度(突破光学衍射极限,分辨率可达150纳米)的无机材料3D打印。 无机纳米材料的混合3D打印  该方法将胶体纳米化学设计与飞秒激光制造技术相结合,具有以下优势。胶体纳米晶体的组分多样性和氮宾与配体分子间的非特异性C‒H插入反应使得该方法可以普遍适用于半导体(如II‒VI、III‒V和金属卤化物钙钛矿等)、金属(如金)和半导体氧化物(如氧化铟、氧化钛等),并可实现多种不同材料的混合和异质结构打印;非线性光激发具有的高时空分辨特征使得打印溶液中纳米晶体间的成键和扩散过程高度限域,实现了纳米级精度、复杂三维结构的精密构筑;纳米晶体所具有的尺寸和结构可调性及尺寸依赖的物理性质等使得所打印的3D结构展现出独特的多级结构、高机械性能和优异的光学性质。所打印的II‒VI族半导体手性螺旋结构在宽光谱范围内展示出显著的手性光吸收特性,其不对称因子相比以往研究工作中利用自组装方法得到的半导体螺旋结构提升约20倍。该研究工作开发了无机材料的新的3D打印化学方法,为拓宽3D打印材料库并构建基于无机材料的3D结构与器件提供了新思路。 清华大学化学系博士后李馥、清华大学精密仪器系2019级博士生刘少峰、清华大学化学系2021级博士生刘王宇为论文共同第一作者。清华大学化学系李景虹教授、张昊副教授,清华大学精密仪器系孙洪波教授、林琳涵副教授为论文共同通讯作者。清华大学航天航空学院李晓雁教授、清华大学材料学院李正操教授等合作者为工作作出了重要贡献。 该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、清华大学自主科研计划和清华大学笃实计划、中国科学院战略性先导研究计划等项目的资助。 论文链接:https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.adg6681 注:本文内容来自清华大学新闻网。 欢迎转发 主编微信:2396747576(请注明身份); 硕博千人交流Q群:248112776;网址: 延伸阅读: 1.金属激光增材制造中的激光熔化模式 | 清华大学赵沧教授最新研究 2.清华大学:3D打印超高强纳米点阵材料,达到理论强度极限 3.清华大学:熔体流动如何影响金属3D打印中的枝晶生长 4.3D打印,半年连发8篇Science/Nature正刊!
  • GKN航空与3D打印钛粉末回收再制造公司IperionX建立合作

    GKN航空与3D打印钛粉末回收再制造公司IperionX建立合作

    10月5日,3D打印技术参考注意到,GKN航空已与IperionX签订合作协议以优化钛合金材料供应链。此次合作引人注目的是,GKN将给IperionX提供钛废料,而后者将对此进行加工,制成100%回收3D打印钛粉。IperionX突破性的氢烧结和相变 (HSPT) 技术可优化钛的微观结构,以实现与轧制钛合金相当的强度和疲劳性能。 IperionX首席执行官Taso Arima表示:“GKN Aerospace是航空航天和军事市场钛合金可持续发展和精密制造领域的领导者。我们非常自豪能够与吉凯恩航空航天公司合作,将我们市场领先的高性能和可持续钛产品商业化。” 3D打印技术参考查询了该技术的钛合金低成本制造技术,这是一种氢辅助金属热还原工艺,它采用钛矿或废钛合金原料,以极低的能源强度生产钛粉,从而有可能在可持续的闭环中实现低成本、低碳排放的生产。氢可以使Ti-O不稳定,利用Mg还原TiO实现还原脱氧,形成满足工业需要的低氧含量的TiH,然后通过行业标准方法将TiH进一步加工成钛金属。 传统的钛合金生产方式是能源和成本密集型的,并会导致大量的温室气体排放。IperionX的钛生产和制造专利技术有望生产出高性能钛产品,而能耗和成本更低。在美国,先进工业所需的钛金属95%以上依赖进口,IperionX打算将钛矿物和金属生产带回国内,减少对国外原生钛进口的严重依赖,并以较低的成本强化供应链。 鉴于此,IperionX在近年来备受关注。美国空军、海军等能够极大量使用3D打印钛合金的部门均与该公司建立了合作,以期获得低成本的钛合金材料从而降低3D打印成本;福特高性能部门也与IperionX达成了合作,双方共同探索使用IperionX的创新低碳、100%回收钛金属生产钛部件;SLM Solutions也在今年与IperionX公司签订了一份不具约束力的谅解备忘录,后者将向前者供应回收再制造的钛合金粉末;实际上航天公司Relativity Space也与另一家钛回收再制造公司建立了合作以获取低成本的3D打印钛合金粉末。 总的来说,今年应用市场开始对于3D打印钛合金粉末回收再利用有着特别的关注,从汽车、医疗、军事到航空航天,都在开始尝试接触;而钛粉回收再制造公司也在更多的被市场关注。 注:本文内容由3D打印技术参考整理编辑,转载请点击转载须知。 欢迎转发 主编微信:2396747576(请注明身份); 硕博千人交流Q群:248112776;网址: 延伸阅读: 1.顶刊综述:增材制造CuCrZr合金的机械、电气和热性能及未来展望 2.综述:激光增材制造金属零件残余应力及变形的研究 3.增材制造CuCrZr铜合金大综述 4.数十激光+米级幅面!2023年国内重量级SLM金属3D打印新品装备一览