纯铜粉可以用于激光选区熔融3D打印吗?

核心提示:发展过程选择性激光烧结技术(SLS)最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的CarlDeckard于1989年在其硕士论文中提出的,选区激光烧结,顾名思义,所采用的冶金机制为液相烧结机制,成形过程中粉体材料发生部分熔化,粉体颗粒保留其固相核心,并通过后续的固相颗粒重排、液相凝固粘接实现粉体致密化。美国DTM公司于1992年推出

选择性激光烧结技术(SLS)最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的CarlDeckard于1989年在其硕士论文中提出的,选区激光烧结,顾名思义,所采用的冶金机制为液相烧结机制,成形过程中粉体材料发生部分熔化,粉体颗粒保留其固相核心,并通过后续的固相颗粒重排、液相凝固粘接实现粉体致密化。美国DTM公司于1992年推出了该工艺的商业化生产设备SinterSation。德国的EOS公司在这一领域也做了很多研究工作,并开发了相应的系列成型设备。国内有如华中科技大学、南京航空航天大学、西北工业大学、中北大学和北京隆源自动成型有限公司等,多家单位进行SLS的相关研究工作,也取得了重大成果。

    整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成,工作粉末缸活塞(送粉活塞)上升,由铺粉辊将粉末在成型缸活塞(工作活塞)上均匀铺上一层,计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹,有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。完成一层后,工作活塞下降一个层厚,铺粉系统铺上新粉,控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复,层层叠加,直到三维零件成型。

SLS工艺采用半固态液相烧结机制,粉体未发生完全熔化,虽可在一定程度上降低成形材料积聚的热应力,但成形件中含有未熔固相颗粒,直接导致孔隙率高、致密度低、拉伸强度差、表面粗糙度高等工艺缺陷,在SLS半固态成形体系中,固液混合体系粘度通常较高,导致熔融材料流动性差,将出现SLS快速成形工艺特有的冶金缺陷——“球化”效应。球化现象不仅会增加成形件表面粗糙度,更会导致铺粉装置难以在已烧结层表面均匀铺粉后续粉层,从而阻碍SLS过程顺利开展。

由于烧结好的零件强度较低,需要经过后处理才能达到较高的强度并且制造的三维零件普遍存在强度不高、精度较低及表面质量较差等问题。在SLS出现初期,相对于其他发展比较成熟的快速成型方法,选择性激光烧结具有成型材料选择范围广,成型工艺比较简单(无需支撑)等优点。但由于成型过程中的能量来源为激光,激光器的应用使其成型设备的成本较高,随着2000年之后激光快速成形设备的长足进步(表现为先进高能光纤激光器的使用、铺粉精度的提高等),粉体完全熔化的冶金机制被用于金属构件的激光快速成形。选择性激光烧结技术(SLS)已被类似更为先进的技术代替。

导读:经常有用户咨询南极熊,哪些厂商可以实现金属铜的3D打印。但国内外的3D打印公司中,可以打印铜的为数不多。

铜因其优异的延展性、高导电性以及仅次于银的导热率水平,被广泛地应用于电气、机械制造、航空、国防等领域。在中国有色金属材料的消费中,铜仅次于铝。但同时也由于铜导热性和反射性高的属性,使选区激光熔化技术(SLM)在进行铜合金零件增材制造时充满挑战。铜金属在激光熔化的过程吸收率低,激光难以持续熔化铜金属粉末,从而导致成形效率低,冶金质量难以控制。此外,铜的高延展性给去除多余粉末这样的后处理工作增加了难度。

△3D打印铜零件生坯(脱脂烧结前)

△3D打印铜零件烧结后成品

2019年9月9日,南极熊获悉,国内间接3D打印引领者深圳升华三维科技有限公司,用其基于P-MEM技术(粉末熔融挤出成形)的间接3D打印方式打印出纯铜样品,属国内首创,并成为国内外为数不多的能实现金属3D打印铜材料的厂家。

△3D打印金属铜颗粒料

△3D打印铜零件生坯(脱脂烧结前)

△3D打印铜零件烧结后成品

间接金属3D打印技术,由于不需要高能激光束,巧妙避开了铜打印过程中高导热率、高反射率的问题,先打印生坯,然后再经过脱脂、烧结,得到金属制品。

间接金属3D打印纯铜材料产品性能数据

升华三维相关负责人告诉南极熊,其间接3D打印纯铜用的是自主研发的第三代桌面型金属打印机UP-MR250,是一款桌面型、高精度、高质量、高性价比的金属3D打印机,外观时尚大方,充满科技感,内部结构紧凑且设计合理,操作方便简洁,适用于金属间接3D打印技术开发、材料开发和金属产品快速开发制造。UP-MR250设备一推出就受到高校科研院所、企业客户的追捧,设备稳定性及精度获得客户认可,目前已经在稳定出货。

UP-MR250间接金属3D打印设备主要技术参数

粉末熔融挤出成形(P-MEM)

在线打印、SD卡或U盘离线打印

316L/17-4PH不锈钢、钛合金、铝合金、铜合金、钨合金、高温合金等金属材料

升华三维表示,他们将继续深入开展间接3D打印纯铜及铜合金在不同应用场景的开发与研究,与各合作单位积极加速推广3D打印铜制品在具体场景中的应用。

作为国内间接3D打印技术的开拓者和领航者,升华三维一直默默深耕技术,在设备稳定性、打印速度、打印精度、产品性能上不断突破,打造具有核心技术壁垒的3D打印“硬科技”,建立了从设备、材料、软件与控制系统、打印工艺到后处理的全面研发体系,能快速响应市场需求,给客户带来高性价比的产品及服务体验。感兴趣可联系南极熊或者深圳升华三维。

据悉,2019年10月15-17日,升华三维将携带主力机型和材料品类丰富的3D打印金属样品,亮相深圳TCT展会(展位号F20)。

我要回帖

更多关于 3d打印光固化 的文章

 

随机推荐