稳定超低氧气水平惰性气体,实现优质金属3D打印

打印派   2020-05-12 08:42:28

南极熊3D打印网了解到,金属增材制造是一种复杂工艺,通过不同系统间互相配合来实现。想要正确组合这些不同变量来获得优质、可重复的部件或流程,需要对增材制造有一定的了解,而这需要花时间来学习及完善。因此,并非所有金属增材制造打印机的设计目的都一样。同时显而易见的是,那些同时投入精力掌握激光控制、粉末管理、惰性气体管理、实施流程监控以及作业准备软件的制造商可提供出色的金属增材制造解决方案。



除了激光光学和材料粉末的质量,在 3D 打印机内保持惰性气体环境也对金属增材制造的质量起着重要作用。

更具体而言,增材制造工艺会受氧气和水分含量影响。夹在粉末颗粒之间的空气,即使只是少量空气,也可能产生影响以及引入金属氧化,从而导致材料更加易碎。
使用真空是一种行之有效的去除空气的方法。



△大多数传统金属 3D 打印机中的氧气水平在连续金属沉积周期里变化,并比 3D Systems 的 ProX® DMP 320、DMP 350 和 500 打印机高 10-50 倍。

通过执行多个惰化循环取得真空环境,可在 3D 打印机的构建区域和材料存储空间内创造氧气含量超低的环境。真空概念是关键焊接应用中使用的一种久经考验的工艺,可去除建模室中的空气,并主动去除粉末颗粒间的空气和湿气。在增材制造过程中,惰化过程可大量降低氧气水平(低至 25ppm)。

与大多数传统金属 3D 打印机中的 500-1,000ppm 含量水平相比,DMP 打印机实现的 25ppm 的氧气水平堪称是革命性的。此外,3D Systems 的惰化过程也比传统的金属 3D 打印机快许多倍,消耗的氩气也少得多(至少低十倍)。这大大降低了在机器的使用寿命期内购买压缩氩气的总成本。
惰化循环后,DMP 打印机内的压力升高到环境气压以上,创造自然闭锁,以防环境气体进入 3D 打印机。DMP 打印机设计为在超低氧气环境中实现密封,此密封状态在整个打印过程中保持稳定。


△在较长的构建过程中,许多传统金属 3D 打印机的氧气水平会逐渐上升(顶部),这对部件机械特性有不利影响。3D Systems 的 DMP 打印机的设计可将氧气含量维持在较低且稳定的水平。

与氧气水平更高的传统金属 3D 打印机相比,这样就造就了机器的卓越性能。DMP 打印机的拥有者和用户可从三大优势中获益,即品质更高的金属增材制造、更低的氩气购买成本以及更好的粉末保护。另外,由于传统金属 3D 打印机在连续沉积周期之间氧气水平的变化,以及在构建过程中氧气含量的逐渐增加,非 DMP 打印机出现金属氧化的风险更高,这可能会使金属增材制造部件的材料特性退化。
从严重程度来看,这些系统中回收的粉末可能降级到无法使用的程度,从而导致运营成本增加。由于 DMP 打印机的氧气进入机会极低,回收的金属粉末完全可重复使用,因此这些打印机能够实现大量节省原材料。除氧气外,一些材料也对氮或氢(水分)的进入很敏感。

除了可节省大量氩气成本外,粉末重复使用所带来的节省随着时间推移也极具价值,使用户能够以保全的质量充分利用材料。

影响金属增材制造品质和可重复性的因素包括:

  • 1. 出色的激光控制,以实现高材料品质和部件准确度

  • 2. 定性使用粉末和工艺排放物去除,以实现卓越增材制造

  • 3. 稳定的超低氧气水平惰性气体,以实现优质的金属增材制造

  • 4. 实时过程监控,以支持质量跟踪和信息可追溯

  • 5. 涵盖从设计到后处理的整个增材制造工作流程的软件


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