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突破,粘结剂喷射6061 铝和连续烧结炉推动铝3D打印规模化!

时间:2021-06-25 11:39 来源:3D科学谷 作者:中国3D打印网 阅读:

      当一种材料相对便宜,但又难以通过3D打印加工的时候,市场上开发这种材料以适用于3D打印加工技术的当前动机就变得不足,因为相对于3D打印设备的价格来说,材料的价格对最终产品的价格所起到的作用并不明显。不过如果有一种方法,使得这种相对便宜的材料变得容易加工,市场就在酝酿很大的反转机会。

Part_Exone© Exone

解决燃烧、氧化、变形的多重挑战

     铝合金,由于其天然的轻量化特点,在工业制造领域占有重要的一席之地。不过随着3D打印在钛金属领域的崛起以及低成本钛金属的发展趋势,铝合金似乎遇到了钛合金和复合轻量化塑料材料的双重夹击。甚至包括传统加工行业的铝合金轮毂,也面临着无充气整体轮胎发展趋势的威胁,那么铝合金是否可以借助3D打印技术获得一定程度突围,在金属3D打印领域的发展现状如何呢?

     在金属3D打印工艺中,PBF(包括SLM/DMLS,EBM工艺)粉末床熔化金属3D打印是铝合金更为理想的加工工艺 ,而基于粘结剂喷射(Binder Jetting)的间接金属3D打印工艺,由于后处理热加工过程容易导致铝合金燃烧,在铝合金的加工方面目前不具备优势。但随着各种制造技术的交叉结合发展,通过粘结剂喷射间接金属3D打印工艺实现铝合金零部件增材制造具有了更高可行性。

Valley_Insight of Sinsun© 3D科学谷《全球增材制造市场技术趋势、市场概况及发展预测

block 解决性能与成本问题

       ExOne 在 2021年3 月份宣布已开始成功地开始使用粘结剂喷射打印和烧结 6061 铝,通过粘结剂喷射打印和连续烧结的结合,可以制造 99% 的高密度的铝合金零件,突破传统的材料特性和实现严格的几何控制,这是几十年来的一个突破。这其中Abbott的连续烧结炉在倡导优化 Al 6061 粘合剂喷射技术,并使其更适合生产的新方法方面发挥了关键支持作用。

虽然今天销售的大多数粘合剂喷射 3D 打印机都配备了批量烧结炉,但 ExOne 在Abbott的帮助下发现,Al 6061 更适合连续炉——这种类型的工艺在大批量生产中很有优势。

Part_Exone_Abbott© ABBOTT

       而且对于市场来说,6061 铝是世界上最常用的铝,这是制造商想要的材料。几十年来,将结合粉末铝部件烧结成高密度一直是众所周知的挑战。根据3D科学谷的了解,虽然铝部件可以烧结成较低的密度,粉末金属 (PM) 市场一直在努力开发一种方法来成功实现高密度和强度的铝零件制造。因此,虽然 PM-粉末冶金 和 BJT-粘结剂喷射金属3D打印技术都可以将铝颗粒结合成精确的毛坯形式,但都没有找到一种可靠的方法来将这些形式烧结到高密度,同时保持形状和性能。奥秘在于Abbott 的连续炉,例如 Vulcan Delube System,专门用于有效地从 PM毛坯件 和粘结剂喷射部件中去除粘合剂或其他化学成分,并通过严格控制气氛和热分布的腔室“清洁”部件。

         铝很容易氧化,这种在烧结过程中控制气氛的能力确实使Abbott 在全球范围内与众不同,从而为BJT-粘结剂喷射金属3D打印技术制造的Al 6061零件提供高密度可重复的结果。

让连续烧结过程变得异常具有挑战性的是,不仅仅需要实现高的密度还需要防止产品的变形。为了防止金属颗粒在烧结过程中熔化成圆形液滴是个充满挑战的过程,这需要像保持金属的体素一样仅仅去除粘合剂并防止氧化。而连续烧结工艺与BJT-粘结剂喷射金属3D打印技术的成功结合,将带来AL 6061 以重要的方式改变制造业的局面,尤其是对汽车、航空航天和其他行业的改变,实现更轻量化的铝零件制造,同时满足经济性和产品质量一致性的要求。

block 解决性能与成本问题

      近年来,通过粘结剂喷射 ( binder jetting)工艺进行金属3D打印的设备受到了投资人的青睐。根据3D科学谷,从投资市场方面,大量的投资资金因看好高速度、大批量和低成本的因素,而进入到了粘结剂喷射 3D打印领域,不仅仅是GE这样的公司加入了粘结剂喷射 ( binder jetting)工艺的提供商行列,后起之秀Desktop Metal, Markforged,Digital Metal等均是该领域的代表性企业。到2025年,AMPOWER预计粉末床系统的市场份额将减少,例如金属中的粘接剂喷射(BJT)和塑料打印中的(DLP)技术将上升。继续使用3D打印进行批量生产仍然是加速增长的关键,诸如粉末床熔化和桶式光聚合(用于塑料)和BJT-粘结剂喷射(用于金属)等技术已准备好帮助这一推动。随着Exone与Abbott 解锁粘结剂喷射6061的量产挑战,市场上将有更多的类似组合出现,一起推动铝3D打印规模化。

(责任编辑:中国3D打印网)

weixin
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