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傳統(tǒng)金屬打印現(xiàn)狀 現(xiàn)有的3D打印技術主要是以金屬粉末為材料，用鐳射去做燒結。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。 圖1 金屬打印噴頭 除了設備比較昂貴以外，粉末燒結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。產品完成后去除應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，產品在打印過程中形成了基座，因為基座材質和產品材質相同，后期需要將零件從基座上通過機加工等方法拆下來。但金屬打印產品就是為了解決復雜結構零件的直接生產問題，這樣做效益不高。 圖3 所以這樣的技術，從設備到人員，從加工到后期處理都有很高的要求，應用時成本比較高昂。 3D打印技術確實有很強的應用潛力，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技術的特點是混合現(xiàn)有的兩種技術，常見的3D打印技術與金屬注射成形。設計零部件后在打印時首先把原體放大，因為這項技術中使用了金屬粉末、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計的尺寸，是這項技術最重要的一個部分。 圖5 圖6 初始打印出的產品被稱為綠胚，將具有金屬粉末、蠟、塑料幾種原料的產品放入藥水中，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 燒結完成后的產品成為銀胚，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)定形面而內部中空的機構，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計的形狀；清洗機將原材料中的蠟去除；通過燒結爐將金屬熔積成型。 圖12 圖13 METAL X作為最新的金屬3D打印機器，配合上述的技術工藝流程，解決了常見3D打印的一些技術問題，比如如下的案例： 圖14 圖14為一家重型機械設備制造商的一款零件，檢驗氣動裝置。藍色部分為開關，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構，零件重量減少了一半，維護和成本也相應減少。 問答環(huán)節(jié) Q：3D打印模具冷卻水道應用的怎么樣？ 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構。模具應用我們在想不用水路，因為可以打空心的，直接把水流進內腔做冷凍但是還在早期試驗。 Q：燒結出來中間材質層有疏松點嗎？表層會不會有缺陷？ A：可以做到疏松的結構，也可以做實內的結構。 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燒結的東西跟硅膠模具一樣，很小的東西都可以保留。
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發(fā)表于 2018-7-23 16:00:11
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