全站栏目导航  设为首页 加入收藏
  • 您当前的位置:首页 > 3d打印最新资讯 > 3d打印金属材料最新信息_中美欧金属材料3d打印金属粉末材料和3D打印技术的发展现状
  • 3d打印最新资讯

    3d打印金属材料最新信息_中美欧金属材料3d打印金属粉末材料和3D打印技术的发展现状

    www.3ddyjsw.com | 发布:12-02 | 编辑: 3D打印技术网 | [点击收藏本文]

    继3D打印塑料枪支引发广泛争议后,美国得克萨斯州一家仪器公司宣布用金属粉末成功制造并测试了世界上第一支3D打印金属枪(组装和试射视频)。其问世将改变人们对3D打印产品精确或强度不够的既有印象。

      日前问世的全球首支3D打印金属枪,原型模板为经典的M1911式****,由总部位于得州奥斯汀的3D打印公司“固体概念”(Solid Concepts)团队设计并制造。团队成员根据网上的1911蓝图3D建模后用DMLS(直接金属激光烧结)技术加热金属粉末使其凝固成型,DMLS技术已超过M1911枪支对零件的精度要求,再经过各种打磨以及调整枪膛等工艺,最后予以组装。其有超过30个3D打印原件,包括不锈钢和一些镍镉铁合金材料,而弹簧和弹匣则为外购,发射仍需匹配实弹。

      “固体概念”公司副总裁肯特·费尔斯通表示,这种整体概念是为了证明3D打印这一技术的可靠性、准确性和实用性。目前该枪已通过连发50多发子弹的耐力射击测试,精准度不逊于常规武器。

      在金属材料研究方面,美国的优势最发达的是金属材料在军事和航空航天领域的应用。

      众所周知,美国的军事、航空航天实力全球第一,这也得益于美国在这两个领域全球领先的金属材料研发能力。近年来,增材制造(即3D打印)迅速升温,美国也于2012年10月在俄亥俄州扬斯顿成立了首个世界前沿的国家增材制造创新研究所(NAMII),以巩固其在增材制造领域的优势。其它主要的研究所还有国家级的美国金属加工技术国家中心;大学科研级的MIT、西北大学、康涅狄格大学等和波音、通用等企业为代表。

      与美国航空航天局一样,欧洲航天局正在积极研究使用3D打印技术制造航天器、飞机、甚至核聚变的金属部件。名为AMAZE(针对迈向零废物及高效生产的高新金属制品制造)的项目计划五年内完善金属3D打印技术。

      欧空局表示新的金属3D打印技术可以承受的温度高达摄氏3500度,远远超过传统使用塑料粉末的3D打印温度极限。欧洲宇航局正在欧盟内与工业和教育的合作伙伴联合开发大规模制造金属的3D打印方法。 最终目标是五年内完善金属部件3D打印。

      AMAZE项目正如它名字所暗示的一样,目标是减少浪费,降低生产成本。三维打印技术还可以帮助工程师制造传统方法无法制造的零部件。欧洲航天局表示,这项计划今年1月已经拉开序幕,现在的工作主要是在法国、德国、意大利、挪威和英国建立一个可靠的产业供应链。

      “中国的3D打印技术在金属零件制造方面走在世界前列,并且在飞机制造中应用。”近日在创新驱动与转型发展学术活动周首场专题报告上我国著名激光增材制造领域专家王华明教授在介绍3D打印技术的应用状况时如是说,“3D打印主要应用在结构复杂、性能要求高、制作成本大及较为大型的设备制造方面最具优势。3D打印技术在生物医学方面的前景也很广阔,比如3D打印技术与细胞工程技术结合,可对人体进行器官修复。”

      据了解,武汉武钢华工激光大型装备有限公司将于明年开始生产3D打印金属材料,这将使湖北省率先实现由金属材料通过3D打印出的零部件直接装上设备的技术。

      华中科技大学材料学院教授、滨湖机电董事长史玉升很看重武钢金属材料技术优势。据了解滨湖机电今年研发出世界上最大的3d打印机,该公司目前正在与武钢商谈共同开发打印用金属颗粒的方案。而此前史玉升也曾表示,“如果国内出现了专营陶瓷或者金属的3D材料供应店,那时的3D打印行业才算是真正成熟了。”此次项目若进展顺利,这将使工业级3D打印有长期的材料供应渠道,而武钢也将获得数十倍的产品附加值收益。


     

    金属材料的3D打印制造技术

      一般而言,激光快速成型需要用高功率的激光照射试件表面,融化金属粉末,形成液态的熔池,然后移动激光束,熔化前方的粉末而让后方的金属液冷却凝固。周边需要有送粉装臵、惰性气体保护、喷头控制等来配套。

      金属材料的3D打印制造技术之所以难度大,是因为金属的熔点比较高,涉及到了金属的固液相变、表面扩散以及热传导等多种物理过程。需要考虑的问题还包括,生成的晶体组织是否良好、整个试件是否均匀、内部杂质和孔隙的大小等等。另外,快速的加热和冷却还将引起试件内较大的残余应力。为了解决这些问题,一般需要在多种制造参数配合,例如激光的功率和能量分布、激光聚焦点的移动速度和路径、加料速度、保护气压、外部温度等等。

      图表1:激光快速成型技术制作金属零件

      在所有金属合金中,钛合金尤其受到重视。因为钛合金密度低、强度高、耐腐蚀、熔点高,所以是理想的航天航空材料。但是由于钛合金硬而且脆,所以不宜用切割和铸造的方式来成型。反而是由于它导热率低,在加热时热量不会发散引起局部变形,比较适合利用激光快速成型技术。最后,钛合金材料价格高,利用3D打印技术能够在减轻飞行器重量的同时节省原材料的成本。

      图表2:快速加热和冷却导致了试件内的残余应力

      针对金属材料的3D打印,历史上在不同的研究所里演化出了很多种不同的技术种类,但是基本的原理可以说大同小异。这些技术大多开始于90年代中期,晚于以树脂和塑料为原料的FDM、SLA和SLS等技术。我国差不多也在同期开始了此方向的研究。

      图表3:钛合金、不锈钢和铝合金的性能对比

    激光成型的零件在静态力学性能上不比锻压的差,但由于加工时间很长,外界扰动会造成宏观结构上不均一,疲劳性能上还存在差距。

      图表4:激光快速成型技术制作金属零件的技术

      图表5:世界各地的金属3D打印公司

      3DSystems作为世界上市值最大的3D打印公司,有sPro?125/250DirectMetal两款金属材料打印机产品,使用的是用激光烧结金属粉末层的技术,最大的加工尺寸为250×250×320mm,可用的材料包括不锈钢、钛、钴铬合金及工具钢等。在40余种的产品型号中,直接金属制造的打印机产品仍属少数。

     1/3    1 2 3 下一页 尾页
    站内搜索:   高级搜索