手機版
關于我們
加入收藏
深圳升華三維科技有限公司
3 年
金牌會員
金牌會員
已認證
撥打電話
獲取底價
提交后，商家將派代表為您專人服務
深圳升華三維科技有限公司
金牌會員已認證
傳統(tǒng)基于激光的SLM 3D打印技術(shù)已經(jīng)可以打印非常廣泛的材料,，但仍有一些工業(yè)常用材料被SLM工藝如面臨大敵，如高反射的銅,、易產(chǎn)生缺陷的碳化鎢基硬質(zhì)合金以及其他具有極高熔點的難熔合金等,。這些材料的工業(yè)用戶實際上也渴望能夠借助3D打印實現(xiàn)更高的產(chǎn)品性能及其他制造優(yōu)勢。本期內(nèi)容,，3D打印技術(shù)參考將對以上材料為何采用傳統(tǒng)的金屬3D打印技術(shù)難以生產(chǎn)進行補充解釋,，并對替代解決方案的潛在優(yōu)勢進行分析，后者能夠?qū)ｉT彌補SLM技術(shù)的不足,。
采用非SLM工藝3D打印的金屬與陶瓷產(chǎn)品
純銅
純銅具有較大的發(fā)展?jié)摿蛻们熬?，但隨著應用端對復雜結(jié)構(gòu)零部件的需求增多，傳統(tǒng)制備純銅部件的工藝已無法滿足全部需求,。3D打印制造金屬材料最典型的工藝就是SLM和EBM技術(shù),，但實際上均存在不足,，主要原因在于它的高反射、高導電,、及高導熱,。
首先，純銅屬于高反射金屬,，傳統(tǒng)的SLM打印機難以實現(xiàn)生產(chǎn),，這一點已經(jīng)被行業(yè)內(nèi)外所接受。作為替代解決方案,，采用短波長的綠/藍激光打印實際上也存在問題,，那就是成本過高，而且這兩種激光并不普及,。EBM由于使用的是電子束為熱源,，不會受到SLM激光高反射因素的影響，因此稍具優(yōu)勢,。但因銅具有高導電率,，EBM打印過程會很短；又因銅的高導熱率,，會導致打印的模型尺寸精度和力學性能各方面的可控性較差,，因此打印的銅零件表面質(zhì)量不佳，這又給銅感應線圈等應用的后處理帶來不便,。
很顯然,，這兩種常被使用的3D打印工藝面對工業(yè)純銅應用均存在很明顯的制造不足，這也導致純銅的3D打印應用并未釋放潛力,。因此本領域內(nèi)的企業(yè)希望結(jié)合3D打印和傳統(tǒng)粉末冶金技術(shù),，實現(xiàn)純銅零件控形、控性制造,，如借助光固化技術(shù)3D打印純銅漿料以及借助擠出3D打印純銅粒料以進行塑坯,，之后通過成熟的粉末冶金工藝使之實現(xiàn)金屬化的解決方案。
升華三維UPS-250打印的純銅換熱器
基于以上方法,，純銅3D打印不需要高能激光束,，巧妙避開了純銅打印過程中的高導熱、高反射問題,，通過先打印生坯,，然后再經(jīng)過脫脂、燒結(jié),，得到純銅零件,。
升華三維制備的純銅結(jié)構(gòu)件
對于該方案，想要獲得高致密度或高導電導熱純銅制件，其純銅打印材料配方和脫脂燒結(jié)的工藝要求也非常高,。3D打印技術(shù)參考注意到，國內(nèi)升華三維開發(fā)的純銅顆粒料UPGM-CU在保持了原料高純凈度的同時還具有更易實現(xiàn)致密化的特性,，能滿足不同銅零件的打印需求,。該公司利用自主研發(fā)的3D打印設備，可加工純銅及其合金材料,，已幫助用戶實現(xiàn)熱交換器,、散熱器和電感應器的產(chǎn)品開發(fā)。
硬質(zhì)合金
硬質(zhì)合金是一種復合材料,，通常包括難熔金屬碳化物（鈦,、鉬、鎢,、鉭,、鈮等的碳化物）和粘結(jié)金屬（鎳、鉬,、鎢,、鈷等）。硬質(zhì)合金具備優(yōu)良的力學性能,，有良好的耐磨性能,、抗氧化性以及熱穩(wěn)定性?？捎糜谥圃烨邢鞯毒?、鑿巖工具、采礦工具,、鉆孔工具,、量具、易損件,、金屬磨削工具,、氣缸套、精密軸承,、噴嘴等,，被譽為“工業(yè)的牙齒”。
硬質(zhì)合金傳統(tǒng)制造完全依賴模具,，對硬質(zhì)合金制造成本造成很大影響,；另外，如復雜形狀,、多功能/變化功能復合結(jié)構(gòu),、梯度結(jié)構(gòu)等硬質(zhì)合金也無法采用常規(guī)方法制備，嚴重限制了硬質(zhì)合金制品的結(jié)構(gòu)設計空間,、材料優(yōu)勢發(fā)揮和應用領域的拓展,。
傳統(tǒng)硬質(zhì)合金結(jié)構(gòu)件（來自網(wǎng)絡）
采用激光粉末床3D打印技術(shù)制造硬質(zhì)合金已經(jīng)能夠成功制備接近理論密度,、力學性能良好的硬質(zhì)合金構(gòu)件，但也存在許多的問題：如該技術(shù)往往需要后續(xù)處理,，如元素熔滲提高綜合性能,、易產(chǎn)生裂紋孔洞缺陷；打印過程中重復加熱冷卻過程會形成獨有的微觀組織,，影響零件性能,，需要通過熱等靜壓和熱處理等后處理手段達到性能，但會帶來額外的時間和成本,，阻礙了3D打印硬質(zhì)合金的發(fā)展進程,。
與SLM技術(shù)相比，基于燒結(jié)的技術(shù)線路制備硬質(zhì)合金構(gòu)件一般不存在明顯的裂紋和孔洞缺陷,，組織整體分布均勻,，力學性能優(yōu)良，不過表面粗糙度有待加強,。升華三維開發(fā)出了適配于擠出工藝的3D打印硬質(zhì)合金材料及打印,、后處理解決方案。以所開發(fā)的碳化鎢UPGM-YG10為例,，它是一種粒徑在8-14目的近球形顆粒金屬-陶瓷復合材料,，首先3D打印出具有一定密度和強度的生坯，再經(jīng)過專用的脫脂燒結(jié)和后處理工藝,，從而獲得最終致密和性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)件,。
升華三維硬質(zhì)合金打印材料
3D打印的硬質(zhì)合金樣品（來自：升華三維）
在硬質(zhì)合金的3D打印制造過程中，升華三維利用了低溫成型,、高溫成性的規(guī)律,，很好地補解決了硬質(zhì)合金3D打印制備過程中極易出現(xiàn)的變形、裂紋,、孔洞等問題,，從而確保了產(chǎn)品性能一致性，為硬質(zhì)合金高性能復雜結(jié)構(gòu)制造提供有效解決方案,。研究發(fā)現(xiàn),，通過其PEP工藝制備的硬質(zhì)合金構(gòu)件其致密度、均勻性,、力學性能均能達到甚至超過傳統(tǒng)粉末冶金工藝,，有望為硬質(zhì)合金廣泛應用打開新窗口。
難熔金屬
難熔金屬材料具有高熔點及特有性能,，一直以來作為高新材料加以發(fā)展,。這類材料由于熔點高、高溫強度高，給冶煉加工也帶來很大困難,，具有復雜結(jié)構(gòu)的難熔金屬部件更是難以制造,。即便是基于激光的3D打印，由于溫度梯度的存在,，也易導致殘余應力并引起開裂,。以鎢為例，使用3D打印多用來制造格柵結(jié)構(gòu),，其他類型的應用尤其是涉及到尺寸較大的塊體結(jié)構(gòu)，此時采用激光3D打印則存在困難,。
激光3D打印的鎢易開裂
基于燒結(jié)的技術(shù)為難熔金屬提供了一種新的3D打印解決方案,。升華自主研發(fā)了UPGM-93WNIFE鎢合金顆粒料，并掌握了難熔金屬間接3D打印在打印裝備及核心器件,、成形材料,、工藝及軟件等關鍵技術(shù)，通過其開發(fā)的PEP技術(shù)生產(chǎn)的鎢合金部件完全可直接使用,，并且能實現(xiàn)更快的生產(chǎn)與打樣,。該技術(shù)為解決鎢合金機械加工難、復雜結(jié)構(gòu)生產(chǎn)和減重設計提供一種新的3D打印解決方案,。
升華三維鎢合金燒結(jié)樣品
END
總的來說,，基于燒結(jié)的擠出PEP工藝有別于傳統(tǒng)的SLM金屬3D打印技術(shù)，其結(jié)合了3D打印和粉末冶金的雙重優(yōu)點,，能夠很好的彌補其他工藝的制造不足,。實際上，本文介紹的難成形材料只是該技術(shù)所擅長的材料之一,，其他如高溫合金,、不銹鋼等也是該技術(shù)常規(guī)的可成形材料。
采用3D打印與脫脂燒結(jié)分開的工藝模式,，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的用戶還可以利用原有的脫脂燒結(jié)設備,，可極大減少投入成本，并充分利用3D打印的優(yōu)勢,。
注：本文內(nèi)容由3D打印技術(shù)參考整理編輯
最新動態(tài)
更多
虛擬號將在 秒后失效
使用微信掃碼撥號
上一篇