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3D打印机:从SLM低产出率,看支撑结构和废件

文章来源:未知   发布时间:2019-12-29 21:24   点击数:   【
主题:3D打印机:从SLM低产出率,看支撑结构和废件的使用潜力。金属3D打印的产出情况,相信从事这个行业的很多公司都做过计算,据国内某3D打印服务商提供的统计数据,其年度金属零件净重与材料的总消耗(同种材料)之比由于材料的不同从1:3.8到1:2.5不等;另一医疗行业研究机构的金属3D打印材料产出比为1:1.5,通过这两项数据,我们可以知道金属SLM的材料产出率约为26%-67%,实际上多数情况不足50%。当然这个范围并不具备权威性,但却具有一定的代表意义,笔者计算了本单位的产出率也在这个范围之间。
图片.png
SLM产生的支撑结构和浪费的粉末


这意味着,3D打印机虽说节省材料,但同样会造成大量的材料浪费。这些消耗的材料包括支撑结构、废件、被循环系统带走的金属粉末以及粉末筛分过程产生的损失,被循环使用多次的粉末,也需要混合新粉才能继续使用。


3D打印的高成本很重要的一个因素来自于材料,通常情况下,金属打印的支撑结构、废件以及污染的粉末无法再使用,企业多会丢弃而且要付处理费,也许有的企业会当做废金属变卖,也许还有其他的途径,但损失是极大的,我们也在此处做个统计。



在材料本身很昂贵的前提下,如此高额的浪费,造成了如今使用成本的高昂。那么这些打印后的支撑结构和废件,能否重复再使用呢?能用来做什么?金属粉末制造商6K Additive给出了答案。


▌使用CNC铣削、磨削废料,3D打印机支撑、废件生产优质金属粉末


6K所使用的工艺既不是已被广泛使用的气雾化法,也不是等离子旋转电极等方法,而是采用一种称为微波等离子体的制粉工艺。更为重要的是,它所使用的原料是CNC铣削和磨削的废料,并志在将功能扩展到3D打印的支撑结构、不合格的零件以及由于多次循环使用产生的不合格粉末。其目标是使用供应链中100%的3D打印材料,为增材制造应用端提供一种新的方式来管理项目成本和控制供应链,同时还可以促进增材制造向循环经济发展。

图片.png促进增材制造向循环经济发展


据6K CEO介绍,气雾化法至少有50%的成本来自粉末的产量损失,而微波等离子体工艺的制粉效率高达90-95%。该工艺能够非常精确地控制金属熔化成液滴的环境条件,通过调整时间、温度和流量大小,可以产生大量近乎完美的球形金属颗粒。

图片.png微波等离子体的制粉工艺原理


制粉原料的低成本及极高的制粉效率,导致了粉末成本的下降。进一步的,这种效益又蔓延至应用端,用户的使用成本也因此而降低,由于浪费造成的损失也得以降低。粉末成本,影响了整个生产周期的成本。


▌可用于SLM、EBM、粘结剂喷射等3D打印机工艺


上月,6K Additive推出了其采用微波等离子工艺和机加工废料为原料生产的高级In718镍基高温合金粉末,同时,基于该工艺6K公司还推出有钨、钼、17-4PH不锈钢、IN625以及TC4等粉末产品。除此之外,6K公司还在开发3D打印用非共晶合金粉末,如高熵合金、特种铝合金等。

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猫狗影院官网6k微波等离子体工艺已生产的粉末



据介绍,由于微波等离子体的高度均匀性,该工艺生产的粉末具有高球形度、零孔隙率,高流动性和振实密度,并且消除了卫星粉。通过金属回收策略,6K将粉末分级为不同的制造工艺用粉,如SLM、EBM、粘结剂喷射、激光粉末沉积以及粉末冶金等工艺。其接近100%的细粉收得率是气雾化工艺的3-4倍。

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使用Onyx In718打印的火箭喷嘴



在材料性能方面,美国领先的增材制造研究和先进制造解决方案提供商Castheon介绍,使用6K的In718粉末获得的材料强度和延伸率比此前都要高,热处理后可以获得各向同性的晶粒结构和性能。

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猫狗影院官网Castheon使用Onyx In718打印的涡轮叶片


END

目前,6K Additive团队每年可以在航空航天、医疗和汽车行业回收和销售超过500吨的Ti-64,这为该公司提供了大量的工程原料。


回到话题本身,用于金属增材制造材料的匮乏是批量生产的重要限制因素,这是一个恶性循环:需求放缓意味着更少的材料开发,进而导致应用受限。虽然发展缓慢的原因很多,但成本一直备受诟病。6K所提供的3D打印机废料再利用方案,不仅仅防止了材料浪费,降低了企业成本,更在于真正将金属打印打造成为循环经济。




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