機械社區(qū)
標(biāo)題: 你沒有見過的新型金屬3D打印技術(shù) [打印本頁]
作者: jiajoin 時間: 2018-7-23 16:00
標(biāo)題: 你沒有見過的新型金屬3D打印技術(shù)
傳統(tǒng)金屬打印現(xiàn)狀
現(xiàn)有的3D打印技術(shù)主要是以金屬粉末為材料，用鐳射去做燒結(jié)。德國比較有名的US公司機器價格在50萬美金以上，切削量比較大的可能達到100萬美元以上，可以說價位限制了很多公司使用這項技術(shù)。
圖1 金屬打印噴頭
除了設(shè)備比較昂貴以外，粉末燒結(jié)的方法還有其他一些問題，比如對工作環(huán)境、操作人員防護都要求比較高，對于打印中實際應(yīng)力的變化也需要很高的控制能力。比如下圖中自行車座的零件打印就經(jīng)過了多達9次的制作才獲得了滿意件。產(chǎn)品完成后去除應(yīng)力的過程一般在烤箱中進行，時間長達一天左右。
圖2
再如下圖中的零件，產(chǎn)品在打印過程中形成了基座，因為基座材質(zhì)和產(chǎn)品材質(zhì)相同，后期需要將零件從基座上通過機加工等方法拆下來。但金屬打印產(chǎn)品就是為了解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的直接生產(chǎn)問題，這樣做效益不高。
圖3
所以這樣的技術(shù)，從設(shè)備到人員，從加工到后期處理都有很高的要求，應(yīng)用時成本比較高昂。
3D打印技術(shù)確實有很強的應(yīng)用潛力，特別是在金屬打印零件上面，但是目前存在的一些問題使得這項技術(shù)不僅成本難以承受，實際上零件的制作時間與工藝并沒有明顯提升。
ADAM：全新金屬打印工藝
Markforged公司針對此現(xiàn)狀開發(fā)有一套新的3D打印流程方法Atomic Diffusion Additive Manufacturing（ADAM）。
圖4
ADAM技術(shù)的特點是混合現(xiàn)有的兩種技術(shù)，常見的3D打印技術(shù)與金屬注射成形。設(shè)計零部件后在打印時首先把原體放大，因為這項技術(shù)中使用了金屬粉末、蠟、塑料幾種原料，我們最終需要的是金屬部分，所以會有一個去處蠟、塑料材料的過程。初始時將零件做大，在去除多余材料后收縮成設(shè)計的尺寸，是這項技術(shù)最重要的一個部分。
圖5
圖6
初始打印出的產(chǎn)品被稱為綠胚，將具有金屬粉末、蠟、塑料幾種原料的產(chǎn)品放入藥水中，將蠟的部分熔積出來，這個步驟就是圖中的“WASH”部分。
圖7
此時的零件被稱為棕胚，再經(jīng)過特殊的烤箱制作，通過提高溫度將塑料汽化并吹出。塑料汽化后將溫度提高到接近金屬熔融的溫度，金屬粉末此時逐漸粘在一起，體積縮小，密度隨之提升。
圖8
圖9
燒結(jié)完成后的產(chǎn)品成為銀胚，可以進行后續(xù)的處理，包括機加工、熱處理，或者是直接作為成品使用。下圖中機械臂前端夾具就是打印的成品效果。
圖10
金屬3D打印技術(shù)的另一個方面是解決了空心零件的加工問題，通過控制打印過程可以直接形成具有外部穩(wěn)定形面而內(nèi)部中空的機構(gòu)，不必像傳統(tǒng)加工一樣需要從零件上去一部分的去除下來，用于輕量化的零件時很有優(yōu)勢。
圖11
所以利用ADAM技術(shù)進行3D打印加工最主要的步驟就是3個：打印機將金屬粉末等原材料制作成設(shè)計的形狀；清洗機將原材料中的蠟去除；通過燒結(jié)爐將金屬熔積成型。
圖12
圖13
METAL X作為最新的金屬3D打印機器，配合上述的技術(shù)工藝流程，解決了常見3D打印的一些技術(shù)問題，比如如下的案例：
圖14
圖14為一家重型機械設(shè)備制造商的一款零件，檢驗氣動裝置。藍色部分為開關(guān)，金屬柱上有一個彎曲的通道，傳統(tǒng)的工藝制作這個部分比較困難，不能一次性加工完成，需要四個零件進行組裝。這種情況下零件外發(fā)，再次組裝等都會增加制造成本，3D打印就能夠完成一次性的加工，直接打印出中空的結(jié)構(gòu)，零件重量減少了一半，維護和成本也相應(yīng)減少。
問答環(huán)節(jié)
Q：3D打印模具冷卻水道應(yīng)用的怎么樣？
A：這是可以的，但有一些地方要改變一下。好像不能用圖形水路，因為圖形水路會有支撐結(jié)構(gòu)。模具應(yīng)用我們在想不用水路，因為可以打空心的，直接把水流進內(nèi)腔做冷凍但是還在早期試驗。
Q：燒結(jié)出來中間材質(zhì)層有疏松點嗎？表層會不會有缺陷？
A：可以做到疏松的結(jié)構(gòu)，也可以做實內(nèi)的結(jié)構(gòu)。
Q：①請問你們的層厚/精度實際能達到多少？②外表公差在什么范圍? ③硅膠模具上應(yīng)用精度會不會不太好？
A：①最小層厚是50um，燒后是～41um2. ②+- 0.125/25mm.③燒結(jié)的東西跟硅膠模具一樣，很小的東西都可以保留。
作者: xiaok823 時間: 2018-7-23 16:16
看完有兩點疑問。
1.看圖是用了FDM的原理，打印出來的物體表面這么光滑？
2.尺寸放大 燒結(jié)后縮小，尺寸能控制的這么準(zhǔn)嗎？不同尺寸的尺寸控制如何做呢？
有待考究。
作者: 胡迪警長 時間: 2018-7-23 17:14
感覺打印輕量化零件是很好的一個用途，畢竟有內(nèi)部網(wǎng)格的零件鑄造、切削加工都很困難，不過成本肯定很高，只能用在跑車、飛機這樣的高級產(chǎn)品上。
作者: 遠(yuǎn)祥 時間: 2018-7-23 22:48
其實也算鑄造工藝的嗎？
作者: xiangyv 時間: 2018-7-24 17:19
挺厲害的，可惜技術(shù)還不成熟
| 歡迎光臨 機械社區(qū) (http://www.whclglass.com.cn/) |
Powered by Discuz! X3.5 |
