Maak titaniumlegeringen sterker - Vijf reguliere 3D-printtechnologieën voor metaal

Tegenwoordig, met de snelle ontwikkeling van wetenschap en technologie, maakt de 3D-printtechnologie van metaal met de voordelen van kortetermijnproductie, on-demand productie en rapid prototyping veel onmogelijke dingen mogelijk.

Momenteel zijn er vijf reguliere 3D-printtechnologieën voor metaal op de markt: laserselectief sinteren (SLS), jetmetalforming van nanodeeltjes (NPJ), laserselectief smelten (SLM), laser near net shaping (LENS) en selectief smelten met elektronenstralen. EBSM)-technologie. Hieronder zal ik de basis introduceren

c werkingsprincipes van deze vijf metaal-3D-printtechnologieën.

Werkingsprincipe: een laag poedermateriaal wordt vooraf op de werkbank gelegd en de laser sintert het vaste deel van het poeder onder computerbesturing volgens de interface-contourinformatie, en circuleert vervolgens continu en stapelt laag voor laag op om te vormen.

De SLS-methode maakt gebruik van infraroodlaser als energie en de gebruikte modelleringsmaterialen zijn meestal poedermaterialen. Tijdens de verwerking wordt het poeder eerst voorverwarmd tot een temperatuur die iets lager is dan het smeltpunt, en vervolgens wordt het poeder platgedrukt onder invloed van een platmaakstok; de laserstraal wordt selectief gesinterd volgens de gelaagde dwarsdoorsnede-informatie onder computerbesturing, en de volgende laag wordt gesinterd nadat één laag is voltooid, en deze cyclus wordt laag voor laag herhaald totdat het driedimensionale onderdeel is gevormd. Tenslotte wordt het ongesinterde poeder gerecycled in de poedercilinder en wordt het vormdeel eruit gehaald.

Omdat deze vormmethode de kenmerken heeft van een eenvoudig productieproces, hoge flexibiliteit, breed scala aan materiaalkeuze, goedkope materiaalprijs, lage kosten, hoge materiaalbenuttingsgraad en hoge vormsnelheid, wordt deze voornamelijk gebruikt in de gietindustrie en kan deze worden gebruikt om direct snelle mallen te maken.

Werkingsprincipe: Eerst wordt het metaal in de vorm van vloeistof in de 3D-printer geladen en wordt de vloeistof met metalen nanodeeltjes gebruikt voor het spuitgieten tijdens het printen. Vervolgens wordt de overtollige vloeistof verdampt door verwarming om het metalen onderdeel achter te laten, en tenslotte wordt het vormen voltooid door sinteren op lage temperatuur.

Bij deze vormmethode kan een gewone inkjetprintkop als hulpmiddel worden gebruikt, en de ondersteunende structuur kan door speciale technologie worden gesmolten en verwijderd zonder enige externe kracht. Omdat het door smelten wordt verwijderd, kan het in theorie oneindig worden toegevoegd, waardoor ontwerpers meer vrijheid krijgen. Naast metalen materialen heeft de doorbraak in de keramische technologie de toepassing ervan uitgebreid naar de tandheelkunde, de geneeskunde en specifieke industriële gebieden.

Werkingsprincipe: gebruik een hoogenergetische laserstraal om het metaallegeringspoeder op de tweedimensionale dwarsdoorsnede te smelten na het snijden van het driedimensionale model, en druk elke complexe structuur en metalen onderdelen met een dichtheid van bijna 100% laag voor laag af van van onder naar boven.

SLM-technologie maakt voornamelijk gebruik van driedimensionale CAD-software om driedimensionale modellen te ontwerpen en deze te exporteren naar bestandsformaten die kunnen worden herkend door software te segmenteren; snijd het driedimensionale model in stukken en voeg ondersteuning en laagverwerking toe om de dwarsdoorsnedecontourgegevens van het driedimensionale model te verkrijgen; gebruik padplanningssoftware om de contourgegevens te scannen, importeer de padgeplande gegevens in de SLM-apparatuur en de industriële computer bestuurt de laserstraalselectie volgens het scanpad van elke laag van de contour om het metaallegeringspoeder laag voor laag te smelten , en stapel ze laag voor laag tot een dichte driedimensionale metalen onderdeelentiteit.

De voordelen van de SLM-technologie zijn een hoog materiaalgebruik, een hoge maatnauwkeurigheid van de vervaardigde metalen onderdelen en een vrij ontwerp. De beperkingen zijn de hoge kosten van apparatuuronderdelen, het onvermogen om massaproductie van producten te realiseren en inconsistente normen voor metaallegeringspoeders die nodig zijn voor verwerking. Daarom wordt SLM voornamelijk gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, de biogeneeskunde en andere gebieden, en is het geschikt voor de vervaardiging van kostbare en moeilijk te verwerken metalen onderdelen zoals titaniumlegeringen en nikkellegeringen.

Werkingsprincipe: De computer snijdt het driedimensionale CAD-model van het onderdeel in lagen om de tweedimensionale vlakcontourgegevens van het onderdeel te verkrijgen, en zet de contourgegevens om in het bewegingstraject van de CNC-werktafel. Tegelijkertijd wordt het metaalpoeder met een bepaalde poedertoevoersnelheid in het laserfocusgebied gevoerd en smelt en stolt het snel. Door de gelaagde superpositie van punten, lijnen en oppervlakken wordt uiteindelijk een driedimensionaal, bijna netvormig metalen onderdeel gevormd.

LENS kan het vormloos vervaardigen van metalen onderdelen realiseren. De gevormde onderdelen hebben dichte weefsels, duidelijke snelle smelteigenschappen, hoge mechanische eigenschappen en kunnen de productie van niet-homogene en gradiëntmateriaalonderdelen en de verwerking van zeer sterke metalen onderdelen zoals titaniumlegeringen realiseren.

Werkingsprincipe: Eerst wordt het driedimensionale CAD-model van het onderdeel in plakjes gesneden en gelaagd, en de verkregen discrete gegevens worden ingevoerd in het vormsysteem. Na voorverwarmen in het vormsysteem zal de elektronenstraal het poeder smelten dat vooraf op de werkbank is gelegd volgens de CAD-gegevens van het onderdeel. Nadat één laag verwerking is voltooid, zal de werkbank met één laagdikte dalen, waarna de volgende laag poeder wordt gelegd en gesmolten. Tegelijkertijd zal de nieuwe gesmolten laag versmelten met de vorige laag. Dit proces wordt laag voor laag herhaald en er worden direct driedimensionale onderdelen gevormd.

EBDM-technologie heeft de voordelen van een hoge verwerkingssnelheid, hoog energieverbruik, lage vacuümvervuiling, lage restspanning van componenten en geen reflectie. Het is bijzonder geschikt voor het direct vormen van actieve, vuurvaste en brosse metalen materialen, en heeft brede perspectieven op het gebied van de lucht- en ruimtevaart, de biomedische sector, de automobielmatrijzen en andere gebieden.