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金属材料或成3D打印未来发力点

发布时间:2017-11-11 09:06:24

   叠层制造方式(增材制造/3D打印)因其生产的产品范围之广而备受青睐——喷气式发动机的外观件和内部零部件,汽车车身部件,植入钛金属的人体骨骼以及其他创新型产品等,几乎可以涵盖生活中各种产品的应用。

   然而,人们希翼明白该技术的发展潜力不应只在产品囊括的范围也要包含支撑3D打印的产品开发系统。设计研发需求和工作流管理都直接影响3D打印的演变,而标准化则起到间接作用。

   在叠层制造的方式中,打印材料的复杂和性能因素使预测下一次发展的阶段变得异常困难。但也有一些方法使趋势变得明晰。例如,模拟App,正在使用金属烧结池和激光粉末烧结过程的3D打印中起到越来越重要的作用。幸运的是App可以在计算机上模拟延伸,扭曲和微小的金属结构,这样可以在大规模制造前消除不良因素。

   其他核心趋势包括功能部件的拓扑结构优化或电解金属粉末制造的新技术,这比目前流行的使用可燃气或等离子方法更具成本优势。

   除了目前使用最多的聚合物打印材料,金属打印材料会是下一步技术发展重点应用的原材料。

   发展的最大潜力:金属材料

   5个重要变量决定了3D打印过程的好坏:金属粉末的特性,喷末过程,喷头的移动速度,基层高度或材料堆积速度,局部形状和烧结点温度。而从凭经验到App模拟,叠层制造变得有章可循。过程模拟可以模拟结构模型从而帮助选择金属的结构特性,像热铸性、替换性、残余应力和结晶结构。

   令人兴奋的是,过程质量的监控将很快会实现。金属材料的叠层制造工艺目前并不适合采用各类传感器,或者说仅用于热敏材料或线性喷料方式制造的产品。未来几年,有可能会进行温度的测量,几何形状的精确度测量和在金属烧结过程前后的粉末着床状态的监控。在生产过程中,这些数据有助于纠正结构形状,极大的提升质量和产出速度。

   此外,未来还将产生可进行重复生产的流程,和在其他设备上实现重复生产并有高质量的产出,这是未来在诸如金属粉末材料或金属微结构等领域创新技术的交互作用结果。大家可以设想未来3D打印的生产速度将有指数级的提高。优化的制造工艺使金属成型工艺过程的速度提高4至5倍成为可能。而与产品大小相关的成本也可以减少一半。