在過(guò)去的十年中,金屬增材制造在工業(yè)領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位。該技術(shù)仍被廣泛用于原型制作,它正逐漸達(dá)到成熟狀態(tài),這將使最終使用零件的批量生產(chǎn)成為可能。金屬增材制造工藝通常依靠粉末(有時(shí)是金屬絲)制造零件。在金屬增材制造開(kāi)始之初,制造商無(wú)法獲得專門為3D打印設(shè)計(jì)的金屬粉末;因此,他們必須處理常規(guī)規(guī)格的粉末而導(dǎo)致部分浪費(fèi)。如今,購(gòu)買具有正確規(guī)格的3D打印粉末相對(duì)容易。問(wèn)題是制造商可以有效地重復(fù)利用剩余的金屬粉末嗎?
我們今天就來(lái)探討一下金屬粉末的可重復(fù)使用性問(wèn)題。你們中許多人都知道,與常規(guī)制造技術(shù)相比,增材制造的好處之一是可以回收材料。關(guān)鍵是將粉末保持在AM工藝的正確規(guī)格下。在最流行的金屬3D打印過(guò)程中,也稱為激光粉末床融合(LPBF),僅將少量材料融合在一起就可以創(chuàng)建物體,其余的則保持不變。
激光粉末床融合工藝
因此,可回收性在很大程度上取決于所使用的材料-每種材料的使用期限都不同。雷尼紹高級(jí)應(yīng)用工程師Lucy Grainger說(shuō):“ 在化學(xué)性能方面,各種鋼不像鈦或鋁合金那樣容易降解。通常,粉末尺寸的分布需要像鐘形曲線型分布。粉末通常需要呈球形而不是角形,以使其易于流動(dòng)。因此,當(dāng)我們給各層加料時(shí),每次都是一致且可重復(fù)的?!?本質(zhì)上,材料的重復(fù)利用受材料在沒(méi)有成型之前會(huì)降解多少的限制。
每種粉末的性能會(huì)因所使用的系統(tǒng)而異,這是某些制造商可能無(wú)法考慮的信息。但是,了解材料在機(jī)器上的工作方式非常關(guān)鍵,這意味著必須事先進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。此外,您要?jiǎng)?chuàng)建的零件類型將影響粉末的可重復(fù)使用性。例如,復(fù)雜的零件(例如晶格結(jié)構(gòu))將比簡(jiǎn)單零件(其中熱影響區(qū)僅在邊緣)具有更多的熱影響區(qū)??紤]到粉末越靠近發(fā)生熔化過(guò)程的熱源,其老化速度越快,復(fù)雜的零件將使更多的粉末老化。
最后,影響金屬粉末重復(fù)利用的因素還包括3D打印機(jī)的架構(gòu)。露西·格蘭杰(Lucy Grainger)補(bǔ)充道:“ 借助粉末化學(xué),幾乎所有內(nèi)容都與構(gòu)建室內(nèi)的環(huán)境有關(guān)。一旦機(jī)器對(duì)粉末發(fā)射激光并將其加熱,取決于材料,熔化的材料和受熱影響區(qū)域中的顆粒將吸入腔室內(nèi)可用的任何氧氣,氮?dú)夂退肿??!?因此,正確密封的構(gòu)建室可以通過(guò)阻止空氣和濕氣進(jìn)入構(gòu)建室的大氣來(lái)延長(zhǎng)材料的再利用周期。 |
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