Penembusan bahan cetakan 3D logam adalah asas untuk pembangunan
Bahan cetakan 3D logam adalah asas bahan penting untuk pembangunan teknologi cetakan 3D logam. Pada tahap tertentu, pembangunan bahan menentukan sama ada percetakan 3D boleh digunakan dengan lebih meluas. Pada masa ini, bahan percetakan 3D logam terutamanya termasuk plastik kejuruteraan, resin fotosensitif, bahan getah, bahan logam dan bahan seramik. medan telah digunakan. Bahan mentah yang digunakan dalam percetakan 3D logam ini dibangunkan khas untuk peralatan dan proses pencetakan 3D logam, yang berbeza daripada plastik biasa, gipsum, damar, dsb., dan bentuknya secara amnya serbuk, berfilamen, lamelar dan cecair. tunggu. Biasanya, bergantung pada jenis peralatan pencetakan dan keadaan operasi, saiz zarah bahan cetakan 3D logam serbuk yang digunakan adalah antara 1 hingga 100 μm, dan untuk mengekalkan kecairan serbuk yang baik, serbuk secara amnya diperlukan untuk mempunyai tahap sfera yang tinggi. .
Penyelidikan dan pembangunan serta penemuan bahan cetakan 3D logam adalah asas untuk promosi dan aplikasi teknologi percetakan 3D logam, dan juga jaminan asas untuk pencetakan yang memuaskan. Salah satunya adalah untuk mengukuhkan penyelidikan dan pembangunan bahan dan membentuk sistem bahan cetakan yang lengkap. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, bahan percetakan 3D logam telah berkembang pesat. Pada tahun 2013, percetakan bahan logam meningkat sebanyak 28 peratus, dan pada tahun 2014 ia mencapai lebih daripada 30 peratus, menyumbang kira-kira 12 peratus daripada bahan cetakan 3D logam. Bahan logam terutamanya titanium, aluminium, keluli dan nikel. Aloi titanium, aloi suhu tinggi, keluli tahan karat, keluli mati, keluli kekuatan tinggi, keluli aloi dan aloi aluminium boleh digunakan sebagai bahan percetakan, dan telah digunakan secara meluas dalam pembuatan peralatan dan pembaikan dan pembuatan semula. Walau bagaimanapun, pada masa ini tiada sistem bahan cetakan 3D logam, dan bahan sedia ada jauh daripada memenuhi keperluan percetakan 3D logam.
Bahan yang digunakan untuk stereoforming laser adalah terutamanya bahan lengai logam, dan langkah seterusnya ialah mencuba bahan percetakan logam aktif yang lain. Serbuk logam yang digunakan secara tradisional dalam metalurgi serbuk tidak dapat memenuhi sepenuhnya keperluan percetakan 3D, dan pada masa ini terdapat beberapa jenis bahan logam yang boleh digunakan untuk mencetak, dan harganya agak tinggi. Terdapat beberapa syarikat asing yang mengkhusus dalam serbuk logam untuk percetakan 3D, seperti Sulzer Metco di Amerika Syarikat dan Sandvik di Sweden, tetapi mereka hanya boleh menyediakan beberapa serbuk logam konvensional. Penyelidikan dan pembangunan bahan domestik agak ketinggalan, dan serbuk percetakan terlalu mahal. Oleh kerana kitaran penyelidikan dan pembangunan bahan adalah panjang dan penyelidikan dan pembangunan adalah lebih sukar daripada peralatan, perusahaan enggan menjalankan penyelidikan dan pembangunan material daripada memaksimumkan kepentingan. Huanghe Cyclone Co., Ltd. ialah salah satu daripada beberapa perusahaan domestik yang terlibat dalam pengeluaran serbuk mikro berlian dan serbuk mikro CBN. Penyelidikan universiti juga berminat pada peralatan dan perisian percetakan 3D, jadi bahan percetakan sebahagian besarnya menyekat pembangunan dan aplikasi teknologi percetakan 3D logam.
Serbuk logam
Serbuk logam yang digunakan dalam percetakan 3D secara amnya memerlukan ketulenan yang tinggi, sfera yang baik, taburan saiz zarah yang sempit dan kandungan oksigen yang rendah. Pada masa ini, bahan serbuk logam yang digunakan dalam percetakan 3D terutamanya termasuk aloi titanium, aloi kobalt-kromium, keluli tahan karat dan bahan aloi aluminium, sebagai tambahan kepada emas, perak dan bahan serbuk logam berharga lain yang digunakan untuk mencetak barang kemas. Serbuk logam percetakan 3D, sebagai pautan paling penting dalam rantaian industri percetakan 3D bahagian logam, juga di mana nilai terbesar terletak.
Pada "Persidangan Industri Teknologi Percetakan 3D Dunia 2013", pakar berwibawa dalam industri percetakan 3D dunia memberikan definisi jelas serbuk logam cetakan 3D, yang merujuk kepada kumpulan zarah logam yang saiznya kurang daripada 1mm. Termasuk serbuk logam tunggal, serbuk aloi dan beberapa serbuk kompaun refraktori dengan sifat logam. Pada masa ini, bahan serbuk logam cetakan 3D termasuk aloi kromium kobalt, keluli tahan karat, keluli industri, aloi gangsa, aloi titanium dan aloi aluminium nikel, dan lain-lain. Walau bagaimanapun, sebagai tambahan kepada keplastikan yang baik, serbuk logam percetakan 3D juga mesti memenuhi keperluan bahan halus. saiz zarah serbuk, taburan saiz zarah sempit, sfera tinggi, kecairan yang baik dan ketumpatan pukal yang tinggi.
Percetakan 3D Aloi Titanium
Aloi titanium mempunyai kelebihan rintangan suhu tinggi, rintangan kakisan tinggi, kekuatan tinggi, ketumpatan rendah dan biokompatibiliti, dan telah digunakan secara meluas dalam aeroangkasa, industri kimia, industri nuklear, peralatan sukan dan peralatan perubatan dan bidang lain. Bahagian aloi titanium yang disediakan dengan teknik penempaan dan tuangan tradisional telah digunakan secara meluas dalam bidang berteknologi tinggi. Jumlah titanium yang digunakan dalam pesawat Boeing 747 mencapai 42.7t. Walau bagaimanapun, pengeluaran bahagian aloi titanium yang besar dengan kaedah penempaan dan tuangan tradisional telah menghalang penggunaannya yang lebih meluas disebabkan oleh faktor yang tidak menguntungkan seperti kos produk yang tinggi, proses yang rumit, kadar penggunaan bahan yang rendah dan pemprosesan seterusnya yang sukar. Teknologi percetakan 3D logam secara asasnya boleh menyelesaikan masalah ini, jadi teknologi ini telah menjadi teknologi baharu untuk mengeluarkan bahagian aloi titanium secara langsung dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Pembangunan aloi berasaskan titanium baharu adalah hala tuju utama penyelidikan aplikasi aloi titanium SLM. Disebabkan oleh indeks pengerasan terikan rendah titanium dan aloi titanium (kira-kira 0.15), rintangan kepada ubah bentuk ricih plastik dan rintangan haus adalah lemah, yang mengehadkan penggunaan bahagiannya di bawah suhu tinggi dan keadaan haus yang menghakis.
Percetakan 3D keluli tahan karat
Keluli tahan karat mempunyai ciri-ciri rintangan kakisan kimia, rintangan suhu tinggi dan sifat mekanikal yang baik. Oleh kerana kebolehbentukan serbuk yang baik, proses penyediaan yang mudah dan kos yang rendah, ia adalah bahan terawal yang digunakan dalam percetakan logam 3D. Sebagai contoh, Universiti Sains dan Teknologi Huazhong, Universiti Aeronautik dan Astronautik Nanjing, Universiti Timur Laut dan institusi lain telah menjalankan penyelidikan mendalam mengenai percetakan 3D logam. Penyelidikan semasa terutamanya tertumpu pada mengurangkan keliangan, meningkatkan kekuatan, dan mekanisme sferoidisasi serbuk logam dalam proses lebur. Li Ruidi et al. menggunakan parameter proses yang berbeza untuk menjalankan ujian membentuk SLM pada serbuk keluli tahan karat 304L, memperoleh formula empirik untuk ketumpatan keluli tahan karat 304L, dan meringkaskan mekanisme pertumbuhan bijian.
Percetakan 3D aloi super
Aloi super merujuk kepada kelas bahan logam berasaskan besi, nikel dan kobalt yang boleh berfungsi untuk masa yang lama pada suhu tinggi melebihi 600 darjah dan di bawah persekitaran tekanan tertentu. Ia mempunyai kekuatan suhu tinggi yang tinggi, kakisan haba yang baik dan rintangan pengoksidaan, dan keplastikan dan keliatan yang baik. Pada masa ini, mengikut jenis matriks aloi, ia boleh dibahagikan secara kasar kepada tiga jenis: aloi berasaskan besi, berasaskan nikel dan berasaskan kobalt. Aloi suhu tinggi digunakan terutamanya dalam enjin berprestasi tinggi. Dalam enjin aero canggih moden, jumlah bahan aloi suhu tinggi menyumbang 40 peratus hingga 60 peratus daripada jumlah jisim enjin. Pembangunan enjin aero berprestasi tinggi moden mempunyai keperluan yang lebih tinggi dan lebih tinggi pada suhu perkhidmatan dan prestasi aloi super. Proses metalurgi jongkong tradisional mempunyai kadar penyejukan yang perlahan, pengasingan yang teruk bagi unsur-unsur tertentu dan fasa kedua dalam jongkong, kebolehkerjaan panas yang lemah, struktur yang tidak sekata dan prestasi yang tidak stabil. Teknologi percetakan 3D logam telah menjadi kaedah baharu untuk menyelesaikan kesesakan teknikal dalam pembentukan aloi super. NASA mendakwa bahawa dalam ujian pencucuhan suhu tinggi yang dijalankan pada 22 Ogos 2014, muncung enjin roket yang dihasilkan oleh teknologi percetakan 3D logam menghasilkan tujahan 9t rekod.
Percetakan 3D aloi aluminium
Sebagai aloi struktur yang paling ringan, aloi aluminium mempunyai kemungkinan untuk menggantikan keluli dan aloi aluminium dalam banyak bidang aplikasi kerana kekuatan tinggi dan sifat redamannya yang istimewa. Sebagai contoh, aplikasi ringan aloi aluminium dalam komponen kereta dan pesawat boleh mengurangkan penggunaan bahan api dan pelepasan ekzos. Aloi aluminium mempunyai kebolehdegradasian in-situ, modulus Young yang rendah, kekuatan yang hampir dengan tulang manusia, biokompatibiliti yang sangat baik, dan mempunyai lebih banyak prospek penggunaan daripada aloi tradisional dalam implantasi pembedahan.
Sejak kemunculan teknologi percetakan 3D logam pada tahun 1990, pencetakan bahan polimer secara beransur-ansur memfokuskan pada pencetakan serbuk logam, dan sejumlah besar teknologi baharu, peralatan baharu dan bahan baharu telah dibangunkan dan digunakan. Pada masa ini, kepesatan inovasi teknologi maklumat terus meningkat, dan pengeluaran perindustrian memasuki peringkat baharu kecerdasan dan pendigitalan. Pada 2014, Jerman mencadangkan pelan pembangunan "Industri 4.0", yang pasti akan menyebabkan perubahan dan inovasi yang mengganggu dalam bidang perindustrian, dan teknologi percetakan 3D akan menjadi teras yang kuat untuk pembangunan kecerdasan industri. Teknologi percetakan 3D serbuk logam telah mencapai keputusan tertentu, tetapi kesesakan bahan pasti akan menjejaskan promosi teknologi percetakan 3D, dan teknologi percetakan 3D mengemukakan keperluan yang lebih tinggi untuk bahan. Terdapat banyak jenis bahan logam yang sesuai untuk percetakan 3D industri, tetapi hanya bahan serbuk khas boleh memenuhi keperluan pengeluaran perindustrian.
Arah pembangunan masa depan bahan logam percetakan 3D terutamanya mempunyai tiga aspek:
Salah satunya ialah bagaimana untuk mengukuhkan penyelidikan mengenai hubungan antara struktur bahan dan sifat berdasarkan bahan sedia ada, mengoptimumkan lagi parameter proses mengikut sifat bahan, meningkatkan kelajuan percetakan, mengurangkan keliangan dan kandungan oksigen, dan meningkatkan kualiti permukaan;
Yang kedua ialah membangunkan bahan baharu untuk menjadikannya sesuai untuk percetakan 3D logam, seperti membangunkan bahan baharu dengan rintangan kakisan yang sangat baik, rintangan suhu tinggi dan sifat mekanikal yang komprehensif;
Yang ketiga adalah untuk menyemak dan menambah baik sistem standard teknikal bahan serbuk logam percetakan 3D untuk merealisasikan penginstitusian dan normalisasi standard teknikal percetakan bahan logam.