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            一種新型「氬/氦」保護氣體,顯著減少金屬3D打印過程中的飛濺和缺陷風險

            發布時間:2021-06-22瀏覽次數:5

            與所有制造過程一樣,最終產品的質量在很大程度上取決于基材的特性和加工技術的精度。對于金屬3D打印,尤其是粉末床熔融工藝,即便有很多廠商已經意識到在粉末生產、處理以及打印再到后處理的過程中應當進行氣體保護,但對于此方面的研究幾乎未受到充分關注。一個關鍵的問題是,對于采用不同的氣體保護,是否會取得不同的結果。

             

            全球最大的工業氣體生產商林德集團和醫療領域增材制造的領導者法國3D Medlab公司合作,展開了在特殊氣體氛圍下,對3D打印鈦合金點陣結構生產質量的影響,雙方希望以此提高由Ti64制造的醫療產品的質量和生產效率。因為像晶格這樣的結構必須穩定、具備所需的所有機械性能,最重要的是能夠維持細胞的生長。然而3D打印過程中的煙塵和雜質會導致零件中產生缺陷,即使氧氣含量的微小差異也會影響元素的穩定性,從而破壞材料的結構和化學特性。

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            該研究于2020年1月至2021年3月完成,雙方研究了新工藝氣體對Ti64晶格結構在激光粉末床熔融(L-PBF)過程中的飛濺形成、工藝穩定性及3D打印零件性能產生的影響。使用光學斷層掃描進行的過程監控表明,與單獨使用氬氣相比,使用氬氣-氦氣混合氣體保護,顯著減少了激光熔融過程中的飛濺。研究結果證實,這種氬氦混合氣體可將飛濺物的排放量降低35%,顯著降低了缺陷的產生風險并提高了零件的整體表面質量。


            林德增材制造粉末冶金專家表示:“可靠、可重復的3D打印能力是提高產品質量的關鍵,這對醫療行業至關重要。此外,從商業角度來看,打印時間是增材制造中重要的單一成本要素,但通過使用恰當的保護氣體可以提高薄壁零件的打印速度。林德的新型氬氦混合氣體正是為此而開發,是鈦合金醫療器械制造領域向前邁出的重要一步?!?/span>

            3D Medlab增材制造主管表示,孔隙率水平和表面質量是高復雜零件機械性能質量的基本要素,通過確保產品盡可能接近原始設計規格,同時減少可能帶入人體的金屬粉末,該指標因此成為業內定義增材制造醫療器械質量的首要標準。通過與林德公司的聯合研究發現,氦氣與氬氣的合理平衡,可以對打印質量和生產效率產生重大影響。

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            有資料指出,打印室內的惰性氣體是影響零件質量和整體生產速度的關鍵因素,該研究的主要目的也是評估理想的氣體混合物來優化這兩種結果。單獨使用氬氣時,打印過程會觀察到大量飛濺物(或由激光引起的熔融金屬顆粒)落至相鄰打印部件上。在高度復雜的零件上產生飛濺會影響打印質量,并導致零件螺紋的質量下降。此外,使用純氬氣會產生一定程度的孔隙率。


            以上文章來源:3D打印技術參考

             

            延伸閱讀:可靠、可重復的3D打印能力是提高產品質量的關鍵,有效、可靠的質量保證手段成為增材制造用戶最迫切的需求。在線監控技術能夠及時探測激光選區熔化成形狀態和缺陷,提升成形的效率與質量。西安空天智造制造有限公司,基于粉末床形貌缺陷和熔池信息在線檢測方法,設計開發出激光增材過程監控系統,它包含激光功率、粉末床、熔池等多個模塊,分別從熱源輸入、鋪粉質量、冶金過程穩定性全方位立體去監測和評價工藝過程狀態及成形件質量,通過對工藝過程監控、過程信息分析處理,實現了工藝穩定性的提高和質量一致性的保障,目前已經投入市場使用。


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