贺利氏与通快合作,拓展非晶态金属3D打印工业级新应用

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晶态金属(金属玻璃)又称非晶态合金,它既有金属和玻璃的长处,又战胜了它们各自的弊病,如玻璃易碎,没有延展性。非晶态金属的强度是钢的两倍,但比钢轻得多,并且弹性更佳。 (原文来自www.jj00.com)

非晶态金属具有各向同性,这意味着若是采用增材制造手艺制造非晶态合金,不管3D打印采用何种构建偏向,其材料特征始终沟通。3D打印不光能用于制造极其坚硬的部件,还能为工程师供应更大的设计自由度。 (自媒体久久自媒体)

非晶态金属的制造是布满挑战的过程,稀奇是平日需要高于其熔化温度,并敏捷冷却,使其避免结晶,从而形成的非晶态金属玻璃。制造过程需要不凡的冷却速度,并限制了它们能够形成的厚度,因为较厚的部门很难被敏捷冷却。非晶态金属的3D打印贸易化尚处于早期阶段。

(原文来自久久自媒体)

贺利氏科技集体旗下的贺利氏非晶态金属与德国通快集体竖立了合作,配合开展非晶态金属3D打印研究,以期经由提拔工艺和性价比,鞭策非晶态金属部件3D打印成为车间内的尺度生产工艺。

将来,非晶态金属3D打印或将令浩瀚范畴受益匪浅,例如航空航天和机械工程行业所使用的高应力部件和轻质部件。因为具有生物相容性,此类材料照样医疗设备的幻想之选。

膨胀套管是可以行使非晶态金属3D打印改善机能的部件之一。因为非晶态金属具有高弹性,采用该材料生产的套管比传统套管更易变形。图片起原:贺利氏非晶态金属

3D打印非晶态金属,贸易化已在路上

凭据德国通快,非晶态金属是液态金属赶紧冷却而形成的金属材料,3D打印设备可采用该材料制造复杂的大尺寸部件——这是其他生产工艺无法实现的。是以,3D打印手艺将为非晶态金属拓荒全新的工业应用范畴。

此外,借助3D打印,非晶态金属还能施展其在轻量化设计方面的伟大潜力。在知足功能要求的前提下,材料用量和部件重量都被掌握在最低限度。非晶态金属自己很轻,是以将3D打印和非晶态金属相连系,可以知足各类应用的轻量化需求。3D打印手艺可使非晶态金属部件的生产加倍便捷,应用范畴加倍普遍。借助这项手艺,用户能够直接制造完整的部件,而无需师长产一个个零件,再将其装配为制品。

通快集体TruPrint20003D打印设备。图片起原:通快集体

非晶态金属部件3D打印手艺在工业范畴的应用还处于起步阶段。此次合作将有助于加速非晶态金属的3D打印流程、提高部件外观质量,最终匡助客户降低成本。贺利氏非晶态金属与通快将提拔该手艺在更多应用中的适用性,同时拓荒一些全新的应用。非晶态金属在很多行业都有应用潜力,例如增材制造手艺(即3D打印)最主要的行业之一—医疗工具。通快集体透露,此次合作将是通快工业3D打印解决方案进一步开发这一要害市场的大好机会。

在此次合作中,贺利氏非晶态金属对其非晶态合金进行了优化,以用于3D打印,并为通快集体的TruPrint设备定制了合适的材料。

通快集体透露,最新发布的TruPrint2000是打印非晶态金属的幻想选择。该设备设置了粉末预备站,可在惰性珍爱气体中实现拆包打印部件和粉末处理,未使用的粉末将被收受。该设计对于非晶态金属来说至关主要,因为此类材料可与氧气敏捷发生回响。同时,TruPrint2000设置了2台通快300W光纤激光器,可同时布置在打印机的整个成型仓,这大大削减了单个部件的加工时长。采用仅55微米的光斑直径,用户便能够小批量或多量量生产外观质量极高的非晶态金属部件。熔池监控功能可主动监测并剖析加工过程中的熔池质量,从而尽早发现工艺误差。

3D科学谷Review

因为非晶态金属原子分列长程无序、短程有序的特点,在物理、化学以及力学机能上都呈现出一系传记统晶体合金所不具备的优异特征。然而,处于亚稳态的非晶合金需要在较快的冷却速度下才能获得,而今朝平日采用的铜模锻造法只能制备出临界尺寸较小的非晶合金。此外,因为块体非晶合金存在严重的室温脆性问题,其在室温下难以进行机械加工。复杂外形构件的模具无法或很难加工制造,导致难以获得周详复杂的非晶合金构件,这成为制约非晶合金应用的另一个瓶颈。

凭据3D科学谷的市场视察,两种金属3D打印手艺正在鞭策着非晶态金属战胜传统加工工艺的难题,鞭策非晶态金属实现全新的设计或者性,拓展其在工业中的应用。

选区激光熔化:更大、更复杂的部件

贺利氏在2019年4月发布了经由选区激光熔化(SLM)3D打印手艺制造的非晶态金属齿轮。凭据贺利氏,这是迄今为止全球最大的非晶态金属部件,他们正在冲破非晶态金属的制造界线,为制造业拓荒非晶态金属的全新设计或者性。

一3D打印非晶态金属齿轮采用紧凑型设计,重量为2千克。因为这种材料所需的高冷却速度跨越1000开尔文/秒,以前只能由非晶态金属生产小型部件。贺利氏斥地的3D打印非晶态金属齿轮采用拓扑优化构造,与传统制造工艺比拟,齿轮重量可以减轻50%。贺利氏经由SLM3D打印手艺,在非晶态金属齿轮的尺寸和设计复杂性方面从新界说了传统手艺的限制,,改变了这类材料的设计或者性。

激光熔覆:高冷却效率、无尺寸限制…

若何冲破非晶合金临界的尺寸限制和复杂构件的制备加工是扩展其在相关范畴应用的要害。近年来,激光熔覆(DED定向能量沉积)手艺为解决这些难点供应了契机。

激光熔覆是一种逐点离散熔覆沉积的成型方式,其每点的所受激光加热面积较小,熔池的热量能够敏捷向基体扩散,使得激光熔池的冷却速度弘远于非晶合金的临界冷却速度,使得熔池在冷凝的过程中能够避免发生晶化,进而获得非晶态,这为无尺寸限制地制备非晶合金供应或者。此外,激光3D打印是以金属粉末为原材料,经由高能激光束对金属粉末逐层熔化聚积,直接由数字模型一步完成全致密、高机能、复杂金属零件的“近终成形”制造,这为制备复杂的非晶合金构供应幻想的手段。

大连交通大学为非晶合金作为梯度材料在功能范畴的应用供应了或者,扩大了非晶合金的使用局限。研究发现,该非晶合金的梯度构造是因为在同轴送粉激光3D打印过程中分歧打印层所履历的分歧热汗青所引起的分歧水平的晶化导致。此项研究功效不光供应了一种制备大尺寸具有复杂外形的非晶合金的新方式,也促进了高机能非晶合金在工程和功能范畴的大规模应用。

与大连交通大学所应用的熔覆沉积方式雷同,加州理工大学也接纳了雷同的手艺制造非晶态金属,加州理工大学制造非晶态金属的方式为:将第一层金属合金外观高温熔融;敏捷冷却这层熔融金属合金,凝固形成非晶态金属的第一层;然后在此根蒂长进行下一层的加工。在这个过程中使用的是“喷涂手艺”应用至每一层,包罗等离子喷涂、电弧喷涂等方式。“喷涂手艺”能够使用的原材料包罗:金属丝和金属粉末。凭据3D科学谷的市场研究,该“喷涂手艺”为DED直接能量沉积3D打印手艺。

现在,非晶态金属增材制造的贸易化已在路上。贺利氏集体旗下的贺利氏非晶态金属,正在致力于非晶态金属的斥地与加工,以及近净成形加工解决方案的斥地。今朝,拥有通快集体3D打印设备的客户现在能够用其3D打印机加工贺利氏非晶态金属供应的锆合金,也能够直接向贺利氏非晶态金属订购3D打印的非晶态金属部件。将来,贺利氏非晶态金属和通快集体还进展将铜合金和钛合金用于3D打印。

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