A nagy adatokhoz, a virtuális járműnyilvántartáshoz és a mesterséges intelligenciához képest a 3D nyomtatás ma valójában nem egy nagyon új technológia.Ennek a technológiának több mint harminc éve van történelme.

Szóval mennyi előnye van a fém 3D nyomtatásnak?Mi a különbség a különböző fém 3D nyomtatási technológiák között a nyomtatási anyagok és a fémkohászat terén?Ebben a témában, a 3D Science Valley és Gu, a fémnyomtatás kohászati és feldolgozási tudományát tapasztalják meg.

Nyomtatott fém

Eredet és következő lépések

A fémadalék gyártásával kapcsolatos legkorábbi 3D-nyomtatási technológia az SLS-szelec&935;116;V lézerszinterelési technológia volt, amelyet akkoriban a műanyag por szinterelésére használtak.Az 1990-es években Manriquez-Frayre és Bourell rájöttek, hogy fémtermékeket nyomtatnak SLS technológiával.

Ma, amikor megemlítjük a fém 3D nyomtatást, általában az SLM-szelektív lézerolvasztó technológiára hivatkozunk, és az SLS-technológiát a fémtől eltérő anyagok szinterelésére használják.

Az SLM technológia annyira lenyűgöző, hogy figyelmen kívül hagyunk egy másik 3D típusú nyomtatási technológiát, a DED-közvetlen energiatermelési technológiát, amely elektronsugárt, plazmát vagy lézert használ a fémhuzal/por olvasztására és a fémtermék hálózati formában történő lezárására.

A szelektív lézerszinterelési (SLS) technológiát 1984-ben Dr. Carl Deckard alkalmazta a texasi egyetemen Austinban, és Dr. Joe Beanman, egy főiskolai tanácsadó.A 3D Systems felvásárlások révén szerezte meg ezt a technológiát a DTM-től, de miután a 2014-ben lejárt a szabadalom, az újonnan kifejlesztett 3D-nyomtatógyártók arra törekedtek, hogy az SLS, egy drága ipari nyomtatási folyamat eltűnjön az oltárról.

A SLM SELEC&Χ 116. A lézerolvasztás alapító szabadalma a németországi Fraunhofer Intézet tulajdonában lévő Laser Technology Research Institute-ből származik, és e szabadalom lejáratának időpontja december 2016.Az EOS 1995-ben indította el az első kereskedelmi SLM-berendezést, és megszerezte az SLS-technológiai szabadalmat a 3D Systems-szabadalmi engedély megszerzésével.Egy másik cég, az Arcam, jogot szerzett arra, hogy az EBM technológiát az Adersson-on keresztül használja. & Larsson&_;s szabadalom 2000-ben, és a 2002-ben elindította az első kereskedelmi EBM-nyomtató eszközt.

Az eredeti 3D-s nyomtatási berendezések szabadalmak teljes hatályával, valamint a fémfeldolgozás folyamatellenőrzésével, a puskapor-technológia fejlesztésével, valamint az Arcam és Concept lézer GE általi megszerzésével a metál 3D nyomtatás szintén érett időszakot vezetett be.Greg Morris szerint a GE&_;s additív gyártás vezetője, a GE 2–3 év alatt növelni fogja a 3D nyomtatás sebességét, és reméli, hogy a jövőben 100-szor eléri a jelenlegi sebességet.A berendezések feldolgozási technológiájának fejlesztésével, az anyagok együttműködésével és az árak racionalizálásával a fém3D-s nyomtatás az iparosítás területén minden bizonnyal szélesebb utat tesz meg.A feldolgozási és hasznosítási felek számára az ilyen technológiai hullámmal való találkozás érdekében a fémkohászati feldolgozásnak a 3D-s nyomtatás ismerete kötelezővé vált.

Valóban, a fémfeldolgozás folyamatában sok apró dolog történik.Vegyük például az SLM SELEC&935;116;ive lézeres olvasztó technológiát.A por lézeres olvadási folyamata során minden lézer-pont létrehoz egy miniatűr olvadt medencét, a por olvasztásától a szilárd szerkezetig, a spot méretétől és az áramból keletkező hőtől függően. A méret határozza meg a miniatűr olvadt medence méretét, amely befolyásolja a rész mikrokristályos szerkezetét.Továbbá a por megolvasztása érdekében elegendő lézerenergiát kell az anyagba juttatni, hogy megolvassák a port a középső területen, ezzel egy teljesen sűrű részt létrehozva, ugyanakkor a hő vezetése meghaladja a lézer pont kerületét, és hatással van a környező porra.Félig olvadt por jelenik meg, ami pórusokat eredményez.

A 3D Science Valley piackutatása szerint a legtöbb lézerolvasztó rendszer a galvanométer-letapogató galvanometereket használja a lézer helymeghatározás és fókuszálás céljából.A legújabb technológia egy dinamikus fókuszrendszer, amely áthalad a lézersugár vonalán a Galva Galvanométer előtt.Helyezzen középre egy kisebb lencsét, hogy beállítsa az optikai rendszer fókuszhosszát.

Az alkalmazás oldalán, a merev feltételek mellett, mint például a berendezések konfigurációja, a kohászati teljesítmény a fém 3D nyomtatási folyamat számos feltételéhez kapcsolódik.A feldolgozási paraméterek beállítása, a por minősége és a részecske állapota, az inert atmoszféra szabályozása a feldolgozás során, a lézeres letapogatási stratégia, a lézer pontméret és a porral való érintkezés, az olvadt medence és a hűtés stb. különböző kohászati eredményeket hoz.

Általánosságban elmondható, hogy minél gyorsabb a feldolgozás, annál nagyobb a felületi egyenetlenség, amely két kapcsolódó változó egyik után.Emellett a reziduális stressz gyakori téma a DED és SLM feldolgozási technológiával szemben, és a reziduális stressz hatással lesz a feldolgozás utáni és a mechanikai teljesítményparaméterekre.Azonban a 3D Science Valley piaci kutatás, amely a kohászat irányításának képességén alapul, a reziduális stresszt is fel lehet használni a kiegyenlítés és a finom kiegyenlített kristályszerkezetek létrehozásának elősegítésére.

Az elmúlt öt évben sok előrelépés történt a fémnyomtatási folyamat mikrostruktúrájának és az új ötvözetek feldolgozási tulajdonságainak megértése terén.Ugyanakkor a mikrostruktúra heterogenitását is megfigyelték a vizsgálat során.E tekintetben a jellemzést (rovat, magas orientáció, porozitás stb.) a metallurgia feldolgozásának további megértésére használják, amely nemcsak javítja a fémnyomtatás folyamatirányítási képességét, hanem új követelményeket is támaszt az anyag előkészítésére és az azt követő feldolgozásra vonatkozóan.