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铂力特2019年报:营收3.2亿,归母净利润同比增长29.9%,约为7427万元
铂力特于4月29日披露年报,公司2019年实现营业总收入3.2亿,同比增长10.4%;实现归母净利润7426.9万,同比增长29.9%;每股收益为1.09元。2020年一季度公司实现营业总收入1839.3万,同比下降66.1%;归母净利润-1652.4万,上年同期为-222.2万,亏损幅度扩大。 期间费用率升高4.1%,对公司业绩形成拖累,经营性现金流大幅上升237.8% 公司2019年营业成本1.6亿,同比下降2.5%,营业收入同比上升10.4%,推动毛利率上升6.6%。期间费用率为30.9%,较上年升高4.1%,对公司业绩形成拖累。经营性现金流由-3188.8万增加至4394.4万,同比上升237.8%。 “3D打印定制化产品”营收贡献较大 从业务结构来看,“3D打印定制化产品”是企业营业收入的主要来源。具体而言,“3D打印定制化产品”营业收入为1.7亿,营收占比为54.1%,毛利率为59%。 注:报告原文已上传 欢迎转发联系笔者:2396747576;技术交流和资料下载群:867355738;网址:延伸阅读: 1.美国航空业成就GE增材,中国航天崛起能否再造铂力特? 2.主营3D打印 80后掌舵:铂力特携6只A股闯关科创板 3.Materialise采访铂力特总经理薛蕾,探讨中国金属打印的发展2020年4月29日5.28K -
Nature子刊:华南理工提出3D打印材料过早失效机制,实现材料高强韧
尽管采用选择性激光熔融(SLM)技术打印的材料具有可以超越铸造材料的拉伸强度和屈服强度,但它们经常会在远低于预期塑性的情况下失效。这一点在Al-12Si和AlMgSi系合金中已经得到证实,其加工硬化曲线与拉伸应力-应变曲线不满足Considère判据,材料在颈缩之前已经失效。4.24日,华南理工大学在nature子刊《NPG Asia Materials》发文指出,过早失效是SLM制造金属材料中非常普遍的现象,研究人员不仅提出了造成材料失效的根本原因,并为高强韧材料的开发提供了思路。 Nature子刊《NPG Asia Materials》封面文章 华南理工大学王智教授与其合作者采用SLM技术,以Ag-Cu-Ge为研究对象探讨了材料过早失效的机理,明确指出高密度结构缺陷和孔洞、未熔化颗粒以及微裂纹等是增材制造金属材料发生过早失效的根本原因,裂纹在孔洞和未熔化颗粒处萌生并沿内部结构缺陷扩展直接导致了材料失效。 与此同时,本文研究人员通过SLM技术制造的试样,改变了纳米胞状组织的界面连续析出脆性相,得到了有规律排列的不连续析出相,使材料最终达到了410±3 MPa的超高强度,同时具有16±0.5%的均匀伸长率,超过了铸件和退火件的强度-韧性组合。 SLM和铸造Ag-Cu-Ge合金的力学性能比较 在机理方面,研究人员同样给出了详细的解释。采用SLM制造的金属材料的高强度是由于其内部的高密度位错、层错/孪晶、析出相和晶界对位错滑移的阻碍作用造成的。SLM试样具有较高的加工硬化率,可归因于多种变形机制的共同作用,这对于获得较高的均匀延伸率至关重要。在变形初始阶段,高应变硬化速率主要是由位错的大量积累引起的;在变形后期,大量形变孪晶的产生造成动态“霍尔-佩奇(Hall-Petch)”效应,进一步形成高应变硬化率。此外该研究指出,胞状组织中与银基体呈半共格关系的规律排列的不连续析出相可有效阻碍位错运动并提高强度,同时析出相变形过程中可产生孪晶,有利于缓解局部应力集中,避免裂纹萌生扩展,从而提高塑性。 SLM制造的Ag-Cu-Ge合金的典型组织 在实际生产上,可以通过两种途径来减轻材料过早失效情况的发生:一是减少外部缺陷,抑制裂纹萌生,可通过仔细清洗成形腔室,调控气体流量,采用优化的工艺参数以及使用无任何表面吸附气体的金属粉末打印来实现;二是减少内部缺陷,如热处理减少残余储存的位错,调控微观组织、优化裂纹扩展路径等来实现。 注:本文受作者支持,研究原文已上传QQ群。 欢迎转发联系笔者:2396747576;技术交流和资料下载群:867355738;网址:延伸阅读: 1.快速热处理 | 可平衡3D打印钛合金的强度和延展性,大幅提升塑性 2.【高被引综述】增材制造制备新材料的研究进展 3.顶刊:3D打印出1.4GPa超高强度钢,致密度达99.25% 4.最新研究:硅可以防止3D打印7075铝合金的微裂纹2020年4月29日7.78K -
国外病毒危机给3D打印行业带来的四项启示
正如我们在《国外3D打印企业在对抗病毒方面的作用强于国内》中所介绍的,病毒危机给国外3D打印企业带来了一次绝佳的表现机会,它在紧急响应物资短缺问题上的作用被有目共睹。这场危机不仅揭示了3D打印可以提供帮助,还有一些关键问题被行业从业者重新认识。 3D打印确可作为批量生产技术目前的危机已经证明,3D打印确实可以用于批量制造。 由于供应链的中断,疫情地区面临严重的医疗资源短缺,3D打印已成为紧急生产所需零件的宝贵资源。迄今为止,该技术已被用于生产护目镜、防护面罩、呼吸阀等多种医疗部件,以及多种备件、模具等工业产品。 3D打印批量制造鼻咽拭子 令人振奋的不仅是企业间的协作精神,更多的是3D打印所生产零件的规模数量。Formlabs使用250多台3D打印机每天可生产多达15万支鼻咽拭子,Carbon每周的生产规模也超过了100万支。 这些案例说明3D打印不仅适合小批量生产,使用粉末床熔融技术以及无数台打印机同时制造所体现的集群效应,可以在相对较短的时间内生产出数以千计的3D打印部件。 这是3D打印向批量制造解决方案过渡的一个重要指标,随着行业的发展,3D打印将继续证明其在更多应用中的可行性。 完全转向增材制造并不可行虽然我们对3D打印为制造业带来的机遇感到兴奋,但值得注意的是,它并不是一个能够取代所有其他制造技术的解决方案。 以医疗设备为例,目前所需的各种医疗设备不可能全部采用这项技术。有些复杂设备,需要结合传统技术和专业知识才能成功制造。此外,在某些医学应用中使用3D打印会引起对生物相容性和零件消毒能力的关注。零件消毒过程涉及高温高压,这是很多3D打印材料都无法承受的。 因此,医疗领域必须开发专门医用的3D打印材料。这也是为什么在该领域开发3D打印产品时,需要与医疗审查等部门合作的原因,目的就是确保用于生产的材料和工艺能够满足医疗用途和标准要求。 3D打印当前情势下的批量制造更多是一种权宜之计,疫情之后,各国可能会重新考虑本国的供应链体系 由于传统供应链的中断,3D打印对于一些目前难以采购的零件来说是一种合适的权宜之计。然而,这并不意味着3D打印将取代用于制造这些零件的传统技术。 不过,虽然传统工艺仍然是大批量应用的理想选择,但看到3D打印作为一种高度灵活的按需制造解决方案正在逐步攻城略地,也是足以让业内从业人员感到高兴的。 标准化和认证是采用3D打印的重大挑战3D打印行业目前面临的一个重要问题是缺乏标准,这使得最终落地应用变得极为困难,尤其是在医疗保健领域。 世界各地有如此众多的公司和3D打印从业者提供支持,仍然有许多挑战需要解决。在没有材料指南的情况下,如何为合适的产品选择合适的材料?在紧急情况下如何执行质量控制和标准操作?如何加快认证流程? 实际上,如果真的把3D打印作为一项解决方案,这些问题只不过是冰山一角。 到目前为止,美国在国家层面做出了很多努力来应对这些挑战。美国食品药品监督管理局(FDA)和国际标准组织ASTM在病毒流行期间为医疗设备和产品的3D打印提供了免费资源;FDA、美退伍军人事务部(VA)、美国国立卫生研究院和America Makes(原名为国家增材制造创新研究所)建立了病毒响应公私合作伙伴关系,以共享知识并将医疗保健组织与3D打印服务提供商联系起来。他们还提供了名为NIH 3D Print Exchange的模型设计共享平台,这些文件均已经过临床使用审查。 NIH 3D Print Exchange模型设计共享平台 尽管这些努力令人鼓舞,但如果想将更多的3D打印产品引入重症监护病房和医院,甚至更广泛地引入其他行业,从业者就需要快速跟踪标准和认证流程的开发。 Materialise正为3D打印的连接器推进欧美监管注册流程 行业合作伙伴关系一直是增材制造的强大运作机制,标准制定也不例外。对于3D打印行业来说,目前不失为加速合作以开发必要标准的良好机会,这不仅有助于抗击病毒,还将促进该行业的发展。 将3D打印设计用于医疗产品制造,面临知识产权挑战3D打印在病毒流行期间发挥作用的同时,围绕专利法和知识产权法,产生了新的挑战。 3D打印在重要医疗产品的生产中可以发挥重要作用,但是对3D打印医疗产品感兴趣的各方可能不会意识到所涉及的各种法律风险。虽然许多3D打印产品免专利,但有些产品虽供不应求且被批量打印,但却是受到知识产权所保护的。 对于提供3D打印产品的任何企业,尤其是单纯的想贡献自己一点力量的公司,都应该注意防范法律风险,尤其是在这次危机期间。 对于专利权公司,如果在保护知识产权与提供支持之间寻求平衡,可以只提供为抵御当前危机所明确定义的产品的临时或有限使用许可证。此类许可证还应明确规定产品责任,而且危机一旦结束,就需要对非一次性产品采取措施。 如果知识产权涵盖了最终产品而没有涵盖设计文件,那么定义如何使用和共享设计的条款就至关重要。就当前情况,知识产权所有者和参与3D打印的人员都必须意识到知识产权的创建、保护和侵权的方式。 END 3D打印行业正在迅速转变,其发展将有更多的变化。当前的危机不仅展示了3D打印多么有用,更体现出,3D打印技术的运用比以往任何时候都更加现实。这也是为什么当国内3D打印企业慷慨为国外疫情贡献力量时,法律人士呼吁风险的原因所在。 从国际范围来看,3D打印重新成为了媒体关注的焦点,只不过这次已经不再是关于它的炒作。3D打印开始成为主流圈子中公认的可行制造技术,这将使更多的组织重新考虑他们对该技术的需求,从而对企业和社会产生真正的深远影响。那么,国内3D打印行业呢? 欢迎转发联系笔者:2396747576;技术交流和资料下载群:867355738;网址:延伸阅读: 1.国外3D打印企业在对抗病毒方面的作用强于国内 2.国内对3D打印医疗器械的生产、应用有哪些严格要求和限制2020年4月27日5.54K -
增材制造中表面光洁度的重要性,及光整加工技术的种类和应用现状
增材制造在航空航天领域应用的主要驱动力在于减轻重量,运营商愿意为提高燃油经济所带来的运营成本降低付出代价。人们对增材制造的零件密度、孔隙率和晶粒结构的最初质疑正在得到克服,该技术也已经被越来越多的用于生产认证部件。 采用SLM技术打印完未经处理的零件表面效果 然而增材制造技术还存在一个尚未解决的挑战——表面光洁度。从理论上讲,增材制造可以完全自由地创建复杂形状,但在实际生产过程中,对表面光洁度的要求往往需要对设计进行约束。如果需要进行表面加工,则对结构的限制就与过去一样;如果使用喷丸处理,则需要对薄和细长的结构进行限制。此外,表面质量问题还会导致应力集中,进而萌生裂纹,大大降低零件的抗疲劳性和断裂韧性,从而为零件的使用带来风险。 虽然改进金属粉末质量、优化成形方向和工艺参数能在一定程度上改善增材制造零件的表面质量,但是仍然无法完全解决增材制造零件表面粗糙的问题。因此,对增材制造零件进行后处理加工是必要的,目前主要的后处理方式包括光整加工和机械加工。 经后处理的零件表面效果 光整加工方法主要是手工抛光、喷砂或数控磨削抛光。手工抛光质量严重依赖于操作者的经验水平,可重复性及一致性差,人力与时间成本高,并且抛光过程中产生的粉尘危害人体健康。而喷砂和数控磨削抛光对具有复杂内曲面、多孔结构零件的加工可达性差,一般主要用于零件外表面的清洁抛光、去除氧化层等。 对于具有高表面质量要求的航空复杂结构件(0.8μm<R a< 1.6μm,无表面松散残留物和高使役性能要求),增材制造成形后的光整加工面临巨大挑战。除上述手段外,还有自适应磨削、激光抛光、化学和电化学抛光,以及磨粒流加工等。 增材制造复杂结构件光整加工方法比较 自适应磨削是通过调整接触头的形状来确定磨抛加工接触面的形状,使磨抛加工实现以接触面为磨抛作业面的加工过程,提高了磨抛加工的效率。国外有研究人员采用具有球状柔性磨头的自适应磨削方法对增材制造钛合金自由曲面进 行了抛光,通过粗抛和精抛去除了增材制造表面的缺陷层,最终表面粗糙度Ra达到10nm以下。 自适应磨削加工原理 激光抛光是利用高能激光束使零件表面材料重新融化来降低表面粗糙度的一种新式抛光方法。目前激光抛光后的零件表面粗糙度Ra在2~3μm。因激光抛光设备较为昂贵,目前在实际工程中未能得到广泛应用。 激光抛光加工原理 化学和电化学抛光是靠化学试剂的化学浸蚀作用对样品表面凹凸不平区域的选择性溶解作用消除磨痕、浸蚀整平,对小型增材制造镂空结构或阵列结构零件表面松动易脱落的球化层的去除效果显著。采用化学抛光与电化学抛光相结合的方法对多孔结构支架抛光,抛光后的支架的表面粗糙度Ra可由抛光前的6~12μm降至0.2~1μm,化学抛光主要迅速去除表面粘附的金属球形粉末,电化学抛光在此基础上进一步降低表面粗糙度。 电解抛光的医疗植入物 磨粒流加工技术,是使用一种可流动的半固态黏弹性磨料介质,在一定压力下往复地流过被加工区域,利用磨料介质中磨粒的微切削作用去除工件表面的微观粗糙峰,以达到对这些区域加工的目的。该技术适用于具有复杂内部型腔、自由曲面以及不规则形状零件的抛光、去毛刺、倒圆角等,能加工几乎所有的金属材料。磨粒流加工技术的高加工可达性为克服航空增材制造复杂零件表面光整加工难题提供了一条新途径。 增材制造复杂结构件磨粒流抛光效果 增材制造复杂结构件磨粒流抛光表面粗糙度 粉末床激光熔融技术在所有金属增材制造工艺中,能够实现最佳的表面质量,除上述光整加工手段外,对于零部件的关键位置有时还需要进行机加工处理。这两种后处理手段在模具中的应用非常广泛。 通过定向能量沉积技术制造的零件表面有很多可见的焊道,波纹宽度达到几毫米,则必须通过机械加工来达到所需要的尺寸精度和表面光洁度要求。 由定向能量沉积技术制造的零件必须经过机加才能使用 目前,零件后处理技术正在成为增材制造发展的瓶颈,传统的手工后处理技术很容易导致零件损坏或尺寸不一现象。通过对目前增材制造零件光整加工方法的对比分析可以看到,大部分研究工作还处于改善表面粗糙度层面的阶段,为了满足光整加工后零件的精度要求,增材制造复杂结构件的抛光技术应向着精准可控的方向发展。 注:增材制造复杂结构件表面光整加工,更详细的分析内容已上传 欢迎转发联系笔者:2396747576;技术交流和资料下载群:867355738;网址:延伸阅读: 1.3D打印零件如何实现更好的组装和连接 2.SLM无支撑制造的可能性和局限性 3.激光粉末床熔融技术的安全性:危害和行动建议 4.考虑极限特征约束的增材制造设计方法2020年4月22日1.02W -
快速热处理 | 可平衡3D打印钛合金的强度和延展性,大幅提升塑性
与锻造技术相比,采用SLM技术生产的Ti6Al4V零件通常具有更高的强度,材料力学性能具有明显的各向异性,而塑性较差。这是由于SLM过程所形成的典型显微结构所致。通常情况下,金属打印的零件可以通过热处理来改善微观结构,提高材料的延展性。本文我们要介绍的研究来自诺丁汉大学,其研究团队通过一种特殊的快速热处理方式,将3D打印的Ti6Al4V延展率提升到了16%以上,实现了强度和塑性的平衡。 研究人员所制备的试样尺寸为直径9mm、长度60mm,采用EOS M290垂直基板建造。通过测试,打印态的强度虽达到1240Mpa,但延伸率仅为5.2%(通常会高于该数据),无法满足ASTM F3001/14的要求。在经过常规去应力退火后,塑性提升至11%左右,但这仍低于标准。研究团队采用了一种特殊的快速热处理方式,发现断裂伸长率可以达到16%以上,且屈服应力和极限抗拉强度仍在可接受的范围内。 打印态、去应力退火、ASTM标准以及快速热处理条件下TC4的性能 作者对比分析了打印态和经过快速热处理的TC4钛合金晶粒尺寸变化。发现经过快速热处理后初生β相的晶粒尺寸变小,打印态由于粗大柱状晶产生的取向织构也消失了。快速热处理后样品中的大角度晶界比例增加,预示着其发生了再结晶。 打印态和快速热处理条件下的拉伸曲线 通过对Ti6Al4V打印态、热处理态以及锻造试样测试,发现快速热处理能够实现3D打印钛合金强度和延展性的平衡,且不会影响拉伸性能。 总的来说,经过快速热处理后,采用SLM制备的TC4钛合金强度略有下降,但延伸率大幅提升,且初生β相晶粒尺寸发生细化,这对于提升TC4钛合金的疲劳和断裂韧性极为有利。 本研究提出的热处理方法对于增材制造制件获得准等轴晶提供了一种思路。并且有可能应用到钢材和镍基高温合金热处理中,减小增材制造工艺所造成的取向问题并提升材料的疲劳强度。 注:研究原文已上传QQ群。 欢迎转发联系笔者:2396747576;技术交流和资料下载群:867355738;网址:延伸阅读: 1.顶刊:3D打印出1.4GPa超高强度钢,致密度达99.25% 2.【高被引综述】增材制造制备新材料的研究进展 3.最新研究:硅可以防止3D打印7075铝合金的微裂纹 4.西交大最新:3D打印单晶高温合金突破经典理念2020年4月20日8.86K -
EOS 关于增材制造性能及其稳定性的研究
增材制造已在各个追求高质量和可重复性的行业中占据一席之地。医疗和航空航天行业已经开始拥抱增材制造,不仅因为它能够实现高复杂度、高强度和轻量化设计,而且打印的零部件符合监管机构规定的质量标准。尤其医疗行业非常重视增材制造实现定制化生产的能力,同时质量和可重复性也是至关重要的因素。 作为医疗和航空航天行业的全球服务领导者, C&A Tool 证明了增材制造与传统制造的钛合金产品性能相当,也通过这一过程理解了接受一项新的制造工艺中的障碍。 挑战 目前,对增材制造产品质量认识的缺乏仍然是投资的最大障碍之一,对于增材制造技术的不确定性超过了该技术所带来的好处,特别是在有严格监管要求的行业。因此,增材制造企业有责任强调该技术的真正价值,证明零部件的质量和可重复性能够经得起传统制造标准所遵循的质量要求。使用金属增材制造系统(EOS M290),C&A Tool 创建了这份验证报告,以证明SLM技术可以达到甚至超过传统的行业标准。 认证参考/使用程序 使用良好的生产规范(GMP)质量控制要求和ASTM测试方法,C&A Tool 创建了这份研究报告,以使用关键的质量变量(如激光功率)来挑战增材制造过程。目标是证明SLM工艺符合适用于钛合金(ASTM F3001)的力学性能测试和零件密度的 ASTM 材料验收标准。表1和表2列出了本研究中使用的标准程序和 C&A Tool 操作说明。 方法 在开始质量研究报告之前,C&A Tool 创建了因果关系(C&E)研究,以使用实验设计确定过程中的最坏情况变量。该初步研究将激光功率、热处理温度和热处理时间、方向、位置、曝光策略和层厚度视为质量(CtQ)变量的潜在关键因素。 CtQ变量矩阵 EOS参数包括激光功率,层厚度和扫描策略之类的可变量。EOS的这些参数变量可以通过EOSPRINT软件来改变;但是,这些参数在生产过程中必须固定。类似地,曝光策略由程序控制传输到打印系统中。如果改变曝光策略,层厚度或参数组,则可能需要重新认证。 激光功率由每个程序的曝光策略内的参数控制。在这项研究中,激光功率在打印期间受到监控,当瞬时激光功率低于370瓦标称设置的4%(355W)时触发警告。如果瞬时激光功率记录在5.5%(350W)以下,监控设备也会触发警告。 层厚由程序发送至系统来进行控制。在所有参数中,层厚设定为0.06mm。如果厚度从本研究报告中的0.06mm 设置更改,则需要重新认证或证明。 在此协议期间,将设置热处理并且挑战极端情况。在这种情况下,如果改变,则需要进行重新认证或证明。 位置/方向也是影响因素,在该研究报告中,基板所有区域都存在位置或方向的挑战。 图1. 在加工平台上测试位置和方向 质量协议 对C&E研究的结果进行了审查,并确定了最坏的案例变量:激光功率、热处理温度、热处理时间 图2. 在加工平台上测试位置和方向 在两台EOS M290上进行四个打印任务,在图1中详细描述了工件状态。每个打印任务包括了拉伸测试条和密度立方体,以捕获潜在的变化源,包括打印任务位置和方向(图1)。在C&E研究中最坏案例变量-激光功率、热处理温度和热处理时间的变量在四个构建作业中是不同的。层厚、材料、曝光策略和机加工在整个方案中保持不变。 所有打印任务均使用一个参数矩阵,其中包括:激光功率、层厚、材料、位置/方向、曝光策略、热处理时间和热处理温度。 验收标准 所有打印任务都按照以下规范进行测试和评估: • 机械性能:ASTM F3001• 化学性质:ASTM F3001• 致密性:ISO3369除验收标准外,表3还详细列出了所有构建作业的平均测试结果,显示它们符合每种机械性能的标准验收标准。 结果及讨论 图3详细说明了增材制造的拉伸试条的拉伸强度,屈服强度等。研究清楚地表明,增材制在工艺超出了医疗和航空航天业界公认的所有适用的力学性能的相关标准。 C&A Tool 总经理介绍,“这些OQ测试已成为我们业务的重要组成部分。我们的研究结果显示了我们一直都知道的事实:AM 生产的零部件不再受限于传统制造和设计的限制,同时还能生产高质量,可重复的零部件。” 图3:与相关标准相比,所有的机械测试结果 近年来,增材制造愈发受到关注。在该研究中控制打印位置,结果显示在下面的图4中。数据表明,在EOS M290设备上使用60微米层厚和前面描述的激光功率变化的参数生产的零部件,其机械强度特性不会根据构建位置而显着变化(象限左上,右上,左下,右下和中间)。 图4:基于打印平台上的样本位置报告的机械特性 与一致性机械测试结果类似,密度测量不会因系统构建位置变化而异。 图5:基于打印平台上样本的位置报告的密度测量 另一个关键变量是打印平台上的零部件方向。下面的图6表明水平和垂直打印的试样之间的机械性能没有显著差异(ASTM E8)。 图6:基于打印平台上不同方向报告的力学性能 结论 该研究对激光功率、打印位置、打印方向和热处理温度这些关键变量进行了测试。结果表明,增材制造可以达到甚至超过相关行业标准,并且零部件致密度在整个平台上也不会变化。 质量验证报告将继续推动增材制造的广泛应用,特别是在医疗、航空航天和汽车等受严格监管的行业。因此,增材制造企业必须继续进行类似于C&A Tool 完成的QP测试。测试结果会鼓励增材制造业接收怀疑论者的质疑,利用这些强有力的数据来展示EOS解决方案的价值,以生产最高质量的零部件。 欢迎转发联系笔者:2396747576;技术交流和资料下载群:867355738;网址:延伸阅读: 1.EOS:SLM无支撑制造的可能性和局限性 2.最新研究:调整增材制造工艺参数,控制材料凝固过程,实现性能可控 3.3D打印骨小梁结构的性能与制造稳定性分析 4.一款基于3D打印工艺预测、性能数据库和全动态工艺自适应调整的黑科技软件2020年4月18日8.47K -
国外3D打印企业在对抗病毒方面的作用强于国内
3月31日,科技部发布关于组织推荐“科技助力经济2020”重点专项项目的通知。其主要内容为:为贯彻落实党中央、国务院关于统筹抓好疫情防控和经济社会发展重点工作的决策部署,积极有序推动企业复工复产,经按程序报批,国家重点研发计划将启动实施“科技助力经济2020”重点专项,定位于支持一批覆盖国民经济主要行业的技术创新项目,特别是短期内能见到实效、对复工复产有直接带动作用的技术成果转化落地项目,以帮助一批优秀科技型企业克服疫情带来的短期困难。专项采取优化流程、快速响应、分档定额资助的管理方式,项目实施周期均为两年以内。 疫情,对于国内外的3D打印企业,都是一次表现的机会。然而由于各国制造业发展情况的不一致,3D打印企业所发挥的作用却不尽相同。国内疫情期间,本土3D打印企业最为代表性的贡献是制作了一大批口罩扣、护目镜;而正在面临严重疫情的欧美国家,国外的3D打印企业比国内似乎拥有更多发挥作用的空间。 在国外,3D打印技术在“短期内能见到实效”方面表现的尤为突出。面对严重的医疗资源短缺,国外知名的3D打印企业开发了众多解决方案弥补制造短缺的问题,已经使用和正在审查中的3D打印防护产品近180种,包括呼吸机适配器、鼻咽拭子、防护面罩、口罩等在内的多种产品均已获得交付。 相比之下,本土3D打印企业在疫情期间打印的产品似乎单薄了些,但我们也只能感叹,这是因为国内的传统制造能力实在太过强大,给3D打印技术发挥作用的空间太小了些。 巴黎医院安装60台Stratasys F123打印机助力医疗巴黎公立医院集团(AP-HP) 是欧洲最大的医疗系统,3月31日该机构订购了60台Stratasys F123打印机,并在24小时内获得交付,以期使法国医院系统能够在现场和按需生产各种用于救援工作的产品,包括面罩、口罩、电动注射泵、插管设备以及呼吸阀等。 为了支持大规模的3D打印操作,AP-HP聘请了在医学领域拥有丰富经验的3D打印服务商管理生产任务。医院系统还启动了专用的3D打印在线服务平台,从而快速响应巴黎及其周边地区医院对3D打印零件的需求。 这种在内部建立自己的快速响应供应链的措施,无疑能够有效缓解医疗物资供应短缺的问题。 Carbon、Formlabs、HP、Markforged等大规模生产鼻咽拭子鼻咽拭子采样是目前新冠病毒检查的重要方式,检测拭子也因此成为目前最需要的医疗用品之一。 ●Carbon每周生产超过100万支 自上月开始,Carbon开始采用3D打印技术进行此类产品的制造。根据最新消息,其目前正在扩大鼻咽拭子的生产规模,预计每周可生产超过100万支以支持病毒检测。 Carbon与多家医疗机构合作,开发了具有晶格结构的新型拭子结构,这种特殊的设计不仅减少了材料使用量并缩短了打印时间,而且其特殊的纹理有助于提高试样提取效果。然而由于产品需要特殊的认证和生产设备才能确保安全并符合法规,因此该设计文件并未共享。Carbon M2打印机一次可生产数百支检测拭子,这些产品具有适当的强度和柔性,并且能够高压灭菌。 除此之外,Carbon每周还生产超过 18000个面罩捐赠医护人员。 ●Formlabs每天打印超过十万支 上月,Formlabs称其使用250多台内部3D打印机,每天生产多达15万支检测拭子,用于全美医院和医疗机构的病毒检测,这些医院和医疗机构都面临着检测试剂盒短缺的问题。 Formlabs与Northwell Health和南佛罗里达大学共同开发并测试了鼻咽拭子原型。采用Formlabs的3D打印机和高压灭菌树脂,获得了医院的批准以及FDA一级豁免。 ●惠普采用MJF技术打印PA12检测拭子 惠普正在与哈佛大学以及一些知名医疗中心就采用MJF技术生产鼻咽拭子的验证、测试和监管流程进行研究,一旦获得批准,惠普将联合全球合作伙伴使用其工业级的MJF系统和PA12材料开始批量生产测试拭子。 除了鼻咽拭子外,HP还正在验证并最终完成 3D打印口罩、面罩、面罩调节器、免提门开启器和呼吸器零件的生产。 ●Markforged计划将生产规模扩大到每天10万只 Markforged同样加入到了这场鼻咽拭子的制造中,目前其每天可生产10000只,并计划将生产规模扩大到每天100000只。拭子本身由3D打印的尼龙支座和人造丝尖端组成,其设计考虑了许多重要的性能要求,包括柔韧性和承受机械力或扭转的强度等。经过评估,3D打印的拭子在机械性能方面与商用棉签相似。 Materialise开发3D打印PEEP面罩以应对呼吸机短缺问题呼吸机也是目前较为短缺的医疗资源,为了应对呼吸机的短缺,Materialise开发了一种3D打印的连接器,它能够将医院现有的标准面罩转化为无创的PEEP面罩。这个连接器可以接在氧气供应装置上,用于促进新冠患者的呼吸。该方案可以为患者在上呼吸机前争取更多时间,也可以帮助患者更快地脱离呼吸机,从而把短缺的医疗资源留给需求更迫切的患者。 虽然打印的是一个简单的连接器,但是却使得整个组件具备更强的功能性 虽然3D打印使快速的本地化医疗器械生产成为可能,能够更快地为医院提供解决方案,但它必须符合确保患者与医护人员安全的监管条例。Materialise正在快速推进欧洲与美国的监管注册流程。与此同时,Materliase也在进行临床试验,以测试这个装置在新冠治疗中的作用。最初的结果有望在未来两周内公布。 其他知名企业的行动除上述公司的贡献外,其他业内知名的企业也在贡献力量。 GE Additive组织了由供应链、法律和金融领域的十二位工程师和专家组成的团队共同开发解决方案。 3D打印的呼吸面罩、连接器、呼吸机分配器等 西门子则向全球医疗界开放了其增材制造网络平台,以加快医疗组件的设计和生产。 EOS 、3D Systems、Stratasys、voxeljet等公司也在借助自己的平台体系加入到防护产品的生产中。 业外知名公司也在采用3D打印技术生产医疗用品。4月11日,波音向美国卫生及公共服务部交付了一批可重复使用的面罩(降低医院的消耗率),根据波音官方表示,这批面罩采用3D打印制造。首批交付面罩的数量为2300个,目前计划产能为每周1000个左右,待相关供应链和设备完善后,预计产能会逐步提升。此前,大众集团与空客公司以及位于德国的3D打印公司Mobility Go Additive也展开了跨国计划,采用3D打印制造面罩便是其中的一部分。 END 目前看来,国外3D打印企业发挥了更突出的作用,然而这与欧美国家的产业政策不无相关。这些国家多控制着产业链顶端,对于中低端的制造业往往转移到其他发展中国家,故而出现了本土在急需产品时所出现的制造能力短缺问题,这也是国外3D打印企业能够发挥更突出作用的重要原因。 而中国是产业规模最大、门类最齐全、国内市场需求最大的一个国家,巨大的内需市场和庞大的、配套齐全的产业门类,让本土3D打印企业在疫情期间能够发挥的作用有限。 面对疫情,3D打印快速制造的优势确实解决了一些国家产品供应短缺的问题,也让该技术更加深入人心;然而,抛开这一特殊阶段,3D打印的发展和应用终归还是要回到它的本来轨道上,本土3D打印企业则需要有更多的思考。回到文章开始,在国内制造业如此强大的环境下,3D打印企业该如何另辟蹊径? 欢迎转发联系笔者:2396747576;技术交流和资料下载群:867355738;网址:延伸阅读: 1.从设计、材料到工艺,从定制到批量生产,3D打印为抗击疫情贡献力量 2.国内对3D打印医疗器械的生产、应用有哪些严格要求和限制2020年4月17日6.58K -
首届Formnext+PM South China,推动前沿增材制造与粉末冶金技术
深圳国际增材制造、粉末冶金与先进陶瓷展览会(Formnext + PM South China)日前分别与两个国际知名先进制造团体和协会—德国亚琛增材制造中心(ACAM)及德国机械设备制造业联合会(VDMA)正式达成合作关系。这是继与粉末冶金产业技术创新战略联盟(CPMA)和中国硅酸盐学会陶瓷分会合作后的又一次强强联合。本次合作将集结一众行业领先专家,将德国最前沿的增材制造、粉末冶金和先进陶瓷技术和产品带到中国市场,共同推动国内制造业的蓬勃发展。 Formnext + PM South China是国内增材制造、粉末冶金与先进陶瓷领域的专业展览会,将于2020年9月9至11日在深圳国际会展中心举行。坐落于大湾区的主要城市之一,展会将重点关注中国市场,贯穿材料、粉末冶金、增材制造及后处理等一系列先进的材料、技术、设备以及产品,为中国乃至亚洲的制造业带来全新的商贸机遇。 Formnext + PM South China 的理念是将包括增材制造、粉末冶金以及先进陶瓷在内的前沿材料、技术设备以及解决方案真正融入到产品制造的加工过程中,从而缩短周期周期、降低成本和提高产品质量。主办方希望通过与中外四家知名协会的合作突显出这一点。ACAM将在展会期间与主办方共同举办Discover 3D Printing研讨会,展示德国最新的增材制造技术和应用。VDMA将以展团形式组织旗下会员企业参展,在扩大其海外市场的同时促进中国制造业企业的发展。CPMA与中国硅酸盐学会陶瓷分会与主办方建立深度合作关系,将联手打造粉末冶金与先进陶瓷产业相关论坛活动,并组织代表参观展会。 德国制造领域品牌协会的加盟助推展会开拓国际增材领域市场 ACAM于2015年正式成立,致力于为制造企业提供一站式的增材制造专业技术。中心多年来积累了不同先进科研领域的专业知识,并通过提供联合研发、咨询、专业技术培训和教育服务、软件和系统工程以及定制服务,帮助企业应对增材制造技术在应用中的挑战。部分ACAM的成员包括丹佛斯、弗劳恩霍夫、林德集团、欧瑞康、大隈、丰田及大众等。 VDMA成立于1892年,在机械工程行业中历史悠久,拥有约3,300名成员,是欧洲最大的机械工程组织。VDMA关注制造行业经济、技术及科技信息,目标是捍卫所有机械制造业从业者的经济利益。在有着丰富的技术专长、行业知识及清晰定位下,VDMA不论在公众、科学及行政层面上都受到众多企业和政策制定者的认可。 知名国内联盟强强合作融汇粉末冶金及先进陶瓷技术粉末冶金产业技术创新战略联盟(简称CPMA)成立于2010年,团结了粉末冶金新材料、机械、装备及汽车、电力电子等上下游应用领域的主要高校、科研机构、骨干企业及用户单位,是为粉末冶金等战略性新兴产业提供全方位创新服务的新型组织。作为国家科技部产业技术创新试点联盟,CPMA致力于在粉末冶金企业与科研机构、高等学校之间、上下游产业之间建立有效运行的产学研合作新机制,实现联盟成员的共同发展。 中国硅酸盐学会陶瓷分会是全国陶瓷行业的前沿资讯、高端学术成果聚集高地,旨在团结广大科技工作者,开展国内外学术交流活动,促进科技人才的成长。学会各会员单位展现一批又一批先进陶瓷行业具有原创性或创新性的研究成果,推动中国先进陶瓷新技术的繁荣和发展,在新常态下加快推进陶瓷产业创新升级。 除此之外,中国先进陶瓷产业联盟及陶瓷3D打印产业联盟也将对展会给予大力支持,深化产学研合作,将有效扩大展会影响力。 主办方与四大组织寄语:走进来+引出去,联动产业链上下游广州光亚法兰克福展览有限公司副总经理梁志超先生表示:“我们很高兴与ACAM和VDMA正式确立合作伙伴关系。我们希望将德国的先进应用案例及解决方案带到中国,给国内工程师和应用客户一些新的想法及启发,从而加快增材制造技术大规模的应用落地。” 新之联伊丽斯(上海)展览服务有限公司总经理朱啸峰先生表示:“内有CPMA和中国硅酸盐学会陶瓷分会促进国内产学研合作,外有ACAM和VDMA帮助提升展会国际化水平,这种合作优势将进一步加强国内外增材制造、粉末冶金与先进陶瓷新成果、新技术的交流,为行业人士打造一个更广阔的商贸交流平台。” ACAM常务董事及合伙人Dr-Ing Kristian Arntz表达了对新展会的期望及双方合作背后的理念。Dr-Ing Arntz表示:“我们很高兴将会为中国乃至亚洲的制造企业提供增材方面的培训、咨询和研发等相关服务。随着中国市场的蓬勃发展,增材制造在各行各业日益广泛的应用及对企业的帮助越来越大,我们预计这将是一场非常成功的展会。” VDMA增材制造小组常务董事Dr Markus Heering分享:“对于VDMA内150间增材制造成员公司而言,Formnext + PM South China提供了一个直接的途径,让我们有机会在进入不断增长的中国市场的同时,加强行业交流,大力促进我们与中国增材制造行业乃至中国制造业的紧密协作。此外,我们也希望通过与业内合作伙伴联手参与本次展会,进一步巩固法兰克福的Formnext展会在增材制造业界的地位,领先全球。” 粉末冶金产业技术创新战略联盟秘书长韩伟表示:“Formnext + PM South China展会将传递粉末冶金行业的最新资讯,全方位展示行业领先科技成果。希望借助这个平台,挖掘更多行业机遇,更好地促进相关企业发展。届时,我们将组织粉末冶金材料和设备企业,以及装备、汽车、电力电子等应用领域的用户参加展会,为行业呈现一场商贸交流盛宴。” 中国硅酸盐学会陶瓷分会长期与展会主办方保持着良好的合作关系,双方曾合作举办过多场高端学术活动。陶瓷分会工业陶瓷专委会主任吴建锋谈及Formnext + PM South China时说:“我很高兴看到中德两个品牌展会的强强联手。先进陶瓷材料在众多工业领域、高科技领域和新型产业中的应用越来越广泛,行业发展前景广阔,我们期待在展会上涌现更多优秀成果和创新思想。” 众多业内领先品牌已确认和计划参加首届展会,包括3D SYSTEMS、3DCERAM、Artec 3D、GF加工方案、GKN 吉凯恩、SLM 斯棱曼激光科技、昶丰、德国新帕泰克、光韵达、泓利、慧金、拉塞尔、龙鼎、摩方材料科技、挪视光学显示、清研智束、顺德诺恩、先临三维、星特烁、一道、赢创、中瑞科技、中体、众德祥等。 Formnext + PM South China – 深圳国际增材制造、粉末冶金与先进陶瓷展览会由广州光亚法兰克福展览有限公司及新之联伊丽斯(上海)展览服务有限公司联合举办,属于一系列国际性行业展会之一,其他展会包括: •Formnext–法兰克福国际精密成型及3D打印制造展览会:2020年11月10至13日,德国,法兰克福 •Formnext+PM South China–深圳国际增材制造、粉末冶金与先进陶瓷展览会:2020年9月9至11日,中国,深圳 •Formnext Forum Tokyo:2020年9月24至25日,日本,东京 •Asiamold–广州国际模具展览会:2020年,中国,广州 •Rosmould–俄罗斯国际模具、原型及3D打印制造技术展览会:2020年6月8至10日,俄罗斯,莫斯科 公众号:formnext-pm 广州光亚法兰克福展览有限公司 电话: +86 20 3825 1558…2020年4月14日3.56K -
航发综述:增材制造典型复杂结构的种类及应用情况
在复杂结构制造方面,增材制造技术解决了传统减材和等材工艺难加工或无法加工的局限,而且其制造成本并不随零件复杂性的增加而大幅度提高,具有“免费复杂性”的特点。中国航发北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心的研究人员综述了增材制造可加工的复杂结构种类及其应用情况。本期,3D打印技术参考对此进行介绍。 点阵结构 点阵结构由结点和结点间的连接杆件按照一定的空间周期规律扩展构成。金属点阵结构具有超轻、高孔隙率、高比强、高比刚、高强韧、高能量吸收等优良力学性能,以及吸声、减震、散热、电磁屏蔽、渗透性优等特殊性能,使其兼备结构和功能的双重功用,是一种性能优良的多功能工程结构材料,在航空航天、国防军事、交通能源等各行业中均具有非常乐观的应用前景。 点阵结构示意图 2011年美国加州大学和加州理工大学的研究人员制备出超轻金属镍微点阵结构,它由 0.01%的固体和 99.99%的空气组成,密度仅为 0.9 mg/cm3,具有极高的能量吸收能力,压缩到98%后还可以恢复到原来的形状。劳斯莱斯生产的点阵结构油气分离器,孔隙率高达95%,密度仅为 0.5 g/cm 3,油气分离效率高达99%。声波进入点阵结构后引起空气震动,经多次反射和折射,原有入射声波大部分能量变成热量散失到环境中,美国杜克大学根据此原理制造出了点阵结构的“声学隐身装置”。 超清金属点阵和声学隐身装置 点阵结构空间还可以作为散热或主动致冷通道,北京航空材料研究院采用点阵结构热交换芯体替代传统板翅结构,大幅度提高了热交换器的换热面积。改变钛合金点阵结构中孔洞的体积分数和尺寸分布,可以解决植入物和骨头之间的弹性失配问题,使植入物具有量身定制的力学性能,此外,点阵结构中的开放性孔洞也更有利于骨内生长和植入物的结合。 点阵结构热交换器和人体植入物 目前金属点阵结构增材制造技术的研究主要集中在成形零件尺寸精度和成形零件性能两个方面。 大型薄壁结构 薄壁结构的特征形式有衬套、壳体、肋板等,在航空发动机叶片、机匣、燃烧室等部位广泛存在。传统铸造、锻造、焊接、机械加工生产工艺周期长,材料利用率低,且一般深径比超过10:1的薄壁结构就很难采用数控加工制备。相比而言,增材制造比较容易实现大深径比薄壁结构的制备。不过,增材制造过程中零件局部温度场呈现动态变化,相比实体结构,薄壁结构散热面积小、温度变化大、结构刚性差,其成形过程极易受温度场变化的影响,成形稳定性较差。薄壁结构一直是增材制造研究的热点与难点之一。 铂力特激光立体成形多层薄壁结构 目前,针对薄壁结构定向能量沉积增材制造成形过程中的温度场、尺寸精度控制等已经做了大量研究,但由于薄壁结构对增材制造工艺条件和环境的变化十分敏感,成形过程中的每个细微波动都会逐层累积,进而影响后续成形,因此保证成形过程的稳定性是获得质量优异薄壁件的关键。建立可靠的增材制造过程实时监控和反馈系统,实现闭环控制,是提高大型薄壁件增材制造成形过程稳定性,提高成形的精度的有效方法。 Fraunhofer为薄壁结构开发点阵保护支撑 复杂曲面结构 复杂曲面是指包含如球、椭球、双曲面等二次曲面和自由曲面的组合曲面。当前个性化且具有复杂曲面的零件日益广泛地应用于人们的生产生活中,在飞机、船舶、汽车等重要制造行业,为满足流体力学要求,常需采用结构复杂曲面结构;部分艺术品等,需要通过复杂的外型结构设计来满足人们日益增长的审美需求。如何高精度、高效率和低成本地制造这些复杂曲面结构,是工业设计领域对现代制造业提出的基本要求。增材制造由于其独有的成形工艺,在加工曲面零件的复杂表面和内部结构方面,具有独特的制造优势。 含点阵的半球体结构 GE公司采用增材制造技术制备了具有自由空间曲面的发动机风扇叶片。美国Los Alamos实验室(LANL)采用螺旋轨迹扫描技术制备出全致密半球零件。国内北京航空航天大学、北京航空材料研究院、西北工业大学等单位均采用LMD技术制备了带空间自由曲面叶片的航空发动机整体叶盘。 增材制造发动机风扇叶片和拓扑天线支架 增材制造成形空间复杂曲面结构的研究,大多集中在针对特定材料、特定工艺参数下的临界成形倾角的确定,较少关注具体结构的成形。实时监测及闭环反馈控制同样是提高复杂曲面结构增材成形过程稳定性、保证成形精度的有效途径之一。 一体化结构 结构一体化是零件设计和发展的重要趋势,增材制造可以将原本由多个构件组合的零件进行一体化制备,避免了多个零件组合时所需的连接结构,如法兰、焊缝等。 GE公司将原本20多个零件的燃油喷嘴进行一体化设计与SLM制备,并将其应用到 LEAP发动机上,不仅改善了喷油嘴容易过热和积碳的问题,还使其服役寿命提高了5倍。霍尼韦尔公司采用EBM制造了镍基合金HTF7000发动机的管腔,由原本的8个部件组合形成1个部件,交付周期从几个月大幅缩短至几周,生产成本降低50%。一体化结构还被广泛应用到航空发动机整体叶盘、增压涡轮、支座、吊耳、起落架等其他结构。空间异型管道的传统制造工艺为注塑成形、铸造等方式,不仅制造成本高、生产周期长,对于管道需要的复杂样条曲线一次很难制备成功,增材制造为空间异型管道一体化制备提供了可实用的技术。 3D打印一体化制造的燃油喷嘴和飞机起落架 除了静态结构以外,增材制造还能方便实现动态机构的一体化制造。动态一体化机构特点在于免组装、可实现动态联接,传统机械构件需要分步制备各个单独构件,然后再将其装配起来,而增材制造可直接得到免组装的整体机构,节省装配步骤。 一体化制造的免组装铰链结构 END 增材制造在复杂结构制造方面具有显著的优势,不过要实现大批量工程化应用仍有大量基础科学问题需要解决。增材制造构件的表面质量与同等尺寸精密铸件相比尚存一定差距,目前常规SLM成形的尺寸精度为0.1 mm左右、表面粗糙度Ra在6.3μm左右,EBM成形精度为0.1~0.2 mm、表面粗糙度Ra为20~30μm。 此外,增材制造成形过程伴随着复杂的物理、化学、冶金过程,应力变形控制难度大,十分容易产生气孔、未熔合、裂纹等冶金缺陷,严重影响构件尺寸精度及力学性能。进一步加强增材制造基础工艺研究,揭示成形过程中应力演变规律、快速熔凝固原理、变形开裂行为、内部缺陷形成机制等,依然是今后增材制造复杂结构的研究重点。 本文上传内容包含:复杂结构增材制造、高性能材料增材制造、增材制造需要重要发展研究的几个方面。 欢迎转发联系笔者:2396747576;技术交流和资料下载群:867355738;网址:延伸阅读: 1.3D打印点阵结构的特殊属性及应用场景 2.考虑极限特征约束的增材制造设计方法 3.3D打印集成制造的最佳实例 4.Fraunhofer开发薄壁零件后处理消振结构2020年4月13日1.21W -
LITHOZ 3D打印航空发动机陶瓷叶片型芯
导读:航空发动机作为航天飞行器的核心部件,决定发动机关键性能的涡轮叶片成为研究的重中之重。一台航空发动机的推动力与涡轮机前沿进气口温度密切相关,涡轮叶片的承温能力则决定了整台发动机的推动力,而提高涡轮叶片承温能力的方法主要有两种,一种是探索性能更优化更稳定的高温合金,但是受到金属熔点的限制,高温合金的性能已接近极限;另一种是探索具备复杂空心结构的叶片冷却技术。空心结构改进了原始涡轮叶片的冷却方式,这种结构能够有效提高涡轮叶片的承温能力,从而有效提高发动机的工作温度,这种更为高效的气冷方式是目前的研究重点。通过复杂气冷内腔结构改善涡轮叶片散热能力已成为先进发动机制造的关键。 涡轮发动机及空心叶片结构图 对于如此复杂的空心叶片,如何制造便成了最大的难题。传统机加工和锻压的手段加工难度很大,很难形成叶片的内腔形状,并且制造过程中材料的利用率低,制造成本高,费时费力。现在只能采用熔模精铸陶瓷型芯来解决这一难题,而在熔模铸造中,作为形成空心铸件内腔形状的陶瓷型芯,它的性能和质量对铸件生产的合格率和成本起着非常大的影响作用。作为叶片制造技术瓶颈之一的陶瓷型芯,其造型材料和制造工艺的不断改进对于增强陶瓷型芯各项性能十分重要,也一直是空心叶片研究中的关键问题。 目前设计的陶瓷铸造型芯越来越复杂,而通过传统的热压注成型、凝胶注模成型、注射成型等方法存在排蜡时间长、工艺复杂、坯体表面易起皮等问题,且传统方法中模具依然是必不可少的,工艺流程较为复杂。因此急需探寻一种新型的、快捷有效的陶瓷型芯制造方法。 陶瓷3D打印技术的出现便及时的解决了这些问题。Lithoz公司的LCM技术可以实现传统工艺无法完成的高复杂结构陶瓷产品的生产。因此,LCM技术给航空航天涡轮发动机和燃气轮机中的高复杂结构的陶瓷叶片型芯提供完美的解决方案,满足他们日益增长的设计需求。而且,LCM技术可以快速、低成本的实现小批量系列的原型产品的生产。由于该技术无需模具,因此大大缩短了研发-市场阶段的周期。与传统的注射成型制造叶片型芯技术相比,3D打印技术是一种无需模具的生产制造技术。因此3D打印技术可以绕过传统工艺必须的、昂贵而又复杂的模具制造部分。 使用Lithoz的CeraFab8500设备,LithaCore450材料打印的陶瓷叶片型芯 目前,国内外在空心叶片制造中使用比较普遍的主要有硅基和铝基陶瓷型芯。其中,相较于铝基陶芯烧结困难和不易脱芯等问题的存在,硅基陶瓷型芯以热膨胀系数小、稳定性好、表面光洁度高且易于脱芯等一系列优点,而广泛应用于国内外航空工业中。 3D 打印陶瓷叶片型芯的材料LithaCore450是一款由奥地利Lithoz公司自主研发的一种用于3D打印生产陶瓷叶片型芯的硅基材料。 典型的应用有:用来生产单晶镍基合金的涡轮叶片的铸造型芯;定向凝固铸造型芯;等轴铸造型芯。 LithaCore450是一种可以3D打印制备高精度、高细节陶瓷叶片型芯的材料。烧结后的叶片型芯产品具有非常低的热膨胀率、较高的孔隙率、优异的表面质量和优良的洗滤性等优点。另外,Lithoz可以为客户开发定制化的材料,满足客户广泛的合金铸造需求。 Lithoz陶瓷3D打印机 此外,Lithoz最新研发的用于批量打印的CeraFab System S25、S65、S230设备,高精度投影提供高达2560×1600像素的分辨率,横向分辨率高达25微米,保证了打印组件的绝对精度,特别是在微距范围内,最大打印尺寸可达192×120×500mm。可满足客户的不同尺寸的打印需求。 使用Lithoz设备打印的不同尺寸的陶瓷型芯 Lithoz 公司 3D 打印叶片铸造陶瓷型芯关键性能通过 LCM 技术可以打印高精度、高复杂结构的陶瓷叶片型芯。且具有以下特性: 优良的尺寸重复性和公差 最大尺寸可达 500mm 表面光洁度 Ra <3m ,保证合金铸件内部通道的表面质量(可通过优化工艺,提供Ra <2 m的陶瓷型芯)。 高复杂结构,如机翼最薄处可达200 m 模型尺寸与打印产品公差研究LithaCore450 陶瓷叶片型芯是使用 Lithoz 公司的 CeraFab 8500 设备生产的。对铸造型芯进行尺寸检查的结果(下图)显示,其与 CAD 模型的最大偏差为 0.1mm,符合铸造型芯应用的尺寸要求(通常是 0.3 毫米)。 打印模型与原始STL文件尺寸对比 另外,不同生产周期下生产的两个陶瓷型芯的尺寸对比(一个带有支撑结构,一个没有支撑结构)。结果如下图,表明不同批次打印的产品具有+/- 0.05mm 的重复性误差。 不同批次,带有支撑结构和不带有支撑结构铸造型芯的尺寸误差对比 由此可见,使用3D打印技术生产陶瓷型芯非常适合,方便快捷,可以打印极其复杂的结构,且性能参数符合空心叶片铸造的实际需求;目前飞机发动机的主流制造商都已经在使用3D打印技术从事陶瓷型芯的研发生产,航空航天巨头法国赛峰集团已经长期使用Lithoz 陶瓷3D机生产叶片型芯,并于2017年欧洲陶瓷增材会议AM Ceramics上展示了初步的成果。 欢迎转发联系笔者:2396747576;技术交流和资料下载群:867355738;网址:延伸阅读: 1.2019年3D打印材料市场的演变:趋势和机遇(陶瓷金属篇) 2.一篇顶刊配四项美国专利,香港城市大学首创陶瓷4D打印 3.陶瓷3D打印技术汇总2020年4月12日6.98K