多材料3D打印零件蓄势待发北大核心

选择性激光烧结(SLS)技术利用激光来熔化金属或塑料材质的粉末并融合成为3D物体,所制作的零件强度高、可靠性好,是工业界最理想的增材制造方法之一,但某些因素制约其发挥全部潜力。目前,哥伦比亚大学工程学院的研究人员发明了一种新技术,有望解决SLS技术中最大的制约因素,开辟了利用多种材料制造组件的新方向,3D打印机将直接制作出完全成形的复杂系统。具有机器人学术背景的研究人员应该能够预见到利用3D打印技术直接制作各种物体的潜力,从电路板到机电元件,甚至是完整的机器人。     

多材料3D打印零件蓄势待发

正选择性激光烧结(SLS)技术利用激光来熔化金属或塑料材质的粉末并融合成为3D物体,所制作的零件强度高、可靠性好,是工业界最理想的增材制造方法之一,但某些因素制约其发挥全部潜力。目前,哥伦比亚大学工程学院的研究人员发明了一种新技术,有望解决SLS技术中最大的制约因素,开辟了利用多种材料制造组件的新方向,3D打印机将直接制作出完全成形的复杂系统。具有机器人学术背景的研究人员应该能够预见到利用3D打印技术直接制作各种物体的潜力,从电路板到机电元件,甚至是完整的机器人。     

金属材料3D打印技术研究进展

根据3D打印成形原理,将金属材料3D打印工艺分为粉末床熔融、定向能量沉积、粘合剂喷射、材料喷射、薄材叠层5类,重点介绍了各工艺下主要技术的基本原理、优缺点、应用领域及进展。最后对比了几种主流3D打印技术,指出SLM和EBM已成为粉末床熔融工艺的主流,适合做小型超复杂整体构件;定向能量沉积工艺使用激光、电子束和电弧作为能量源将材料同步熔化沉积,加工效率高,适合做大型高性能整体构件;粘合剂喷射技术因生产成本低、周期短,在需要快速制造铸件的制造行业中具有应用潜力。并对金属材料3D打印发展方向进行了展望。     

球形钛合金粉末制备技术及增材制造应用研究进展

球形钛合金粉末是钛合金粉末冶金近净成形的重要原材料,适用于热等静压(HIP)、增材制造(AM)、冷喷涂(CS)等先进技术,但是长久以来球形钛合金粉末的高成本低产量的特点限制了其应用范围。本文详细介绍了4种商业工程化的球形钛合金粉末制备技术,分别是超高转速等离子旋转电极(SS-PREP)、气雾化(GA)、等离子体雾化(PA)、等离子球化(PS),并分析了4种工艺的异同及特点。SS-PREP、GA、PA、PS 4种球形钛合金粉末均可应用于增材制造技术,包括激光选区熔化(SLM)和电子束选区熔化(EBM)。最后总结了不同球形钛合金制备技术的增材制造应用前景。     

NdFeB增材制造技术的研究现状及应用展望

NdFeB稀土永磁体常用于电机或硬盘驱动器，可将电能转换为机械能，其制备过程复杂，涉及多项加工工序。近年来，增材制造等近终成形制造技术迅猛发展，其加工工序具有短流程特点，可大幅降低材料损失、能源消耗、加工周期和人工成本。冷喷增材制造等工艺可用于生产粘结NdFeB磁体。烧结NdFeB磁体的粉末粒度较小，在与增材制造工艺结合过程中难度较大，选择性激光烧结等熔融增材制造法是比较可行的制备方式。间接3D打印技术把3D打印与粉末冶金的挤出打印工艺结合起来，有望应用于NdFeB磁体制备。     

球形钛合金粉末制备技术及航空增材制造应用研究进展

钛合金具有高强轻质耐高温的特点,因而成为拥有巨大前景的航空结构材料。传统的机械制造工艺难度大、成本高,限制了钛合金的应用。增材制造(AM)作为新兴的先进制造技术,可以通过逐层加工的方式制造出具有较高三维精度的金属部件,从而实现钛合金的近净形加工。因此,首先介绍了球形钛合金粉末制备技术,其中包括等离子旋转电极雾化法（PREP)、电极感应气体雾化法（EIGA）、等离子体雾化（PA）和等离子球化技术（PS）等,对比4种球形钛合金粉末的制备技术和优缺点,以及在航空增材制造的应用,包括激光选区熔化（SLM）、电子束选区熔化（EBSM）和激光熔化沉积（LMD）等,总结了不同钛合金粉末制备技术在航空增材制造的应用特点和发展趋势,并指出钛合金增材制造未来发展的关键是低间隙钛粉的制备,增材制造设备高精度、高效率和大型化将是未来的发展趋势。     

粉末床熔融成形铜及铜铬系合金研究进展

近年来,越来越多的研究报道了粉末床熔融成形技术。这一技术通过热源扫描熔化粉末,逐层堆积直接成形复杂三维金属零件结构,能够极大地缩短产品生产周期,提高生产效率,特别是在选区激光熔化（SLM）以及选区电子束熔化（SEBM）制备铜及铜铬系合金方面取得了很大的突破。本文综述了粉末床熔融成形技术的基本原理和优势,以及在增材制造（AM）技术中,铜系材料打印存在的主要困难。介绍了不同制备方法对材料性能的影响,重点对比了SLM工艺在铜系金属上的高反射率问题,进而阐明提高铜对激光的吸收率是该成形技术的研究重点,以及SEBM工艺在铜系金属中存在的表面粗糙度问题的重要性。探讨了更为前沿的一种电子束-激光符合选区融化（EB-LHM）技术,虽然其工艺更复杂但能结合不同打印方法提升性能。探讨了不同成形工艺对材料微观结构和力学性能的影响,并对材料的打印方式进行了评价。最后对目前该领域存在的问题和未来的研究方向进行了展望。     

3D打印钛合金薄壁构件的研究进展

钛合金薄壁构件具有质量轻、结构紧凑等优势,然而因其轴向尺寸大、壁厚薄和形状复杂等几何特征,传统成形技术在成形薄壁构件时流程长、工艺复杂,严重限制了钛合金薄壁构件的应用。金属粉床3D打印技术可快速成形复杂异形零部件。为此,对电子束选区熔化技术(SEBM)和激光选区熔化技术(SLM)的成形能力和成形钛合金薄壁构件的微观组织、力学性能和表面粗糙度进行综述,并分析3D打印高性能精密复杂整体钛合金薄壁构件的发展趋势,为轻量化钛合金薄壁构件在高端装备上的应用提供参考。     

攀钢研究院引进首台工业级金属3D打印机

<正>(2017-12-01消息)为贯彻落实鞍钢集团"631"战略部署,稳步推进攀钢产业结构升级,进一步加快增材制造3D打印平台建设,在鞍钢招标公司大力支持和帮助下,攀钢研究院日前成功完成金属选区激光熔化成形系统项目国际公开招标,这标志着院     

我国首先利用SLS技术制造大型金属零部件

<正>我国增材制造技术从零起步,在广大科技人员的共同努力下,技术整体实力不断提升,在3D打印的主要技术领域都开展了研究,取得一大批重要的研究成果,特别是在高性能金属零件激光直接成形技术方面取得重大突破,技术水平达到世界领先。高性能金属零件激光直接成形技术世界领先,攻克了金属材料3D打印的变形、     

激光增材制造技术制备高熵合金研究进展

介绍了激光增材制造高熵合金的工艺方法,从成形工艺、合金元素含量（摩尔分数）、热处理工艺和增强相添加等几个方面综述了国内外激光增材制造高熵合金的研究进展,分析了激光熔化沉积和选区激光熔化成形两种主要激光增材制造技术,以及两种技术制备高熵合金的微观结构和力学性能,指出了高熵合金激光增材制造技术的发展趋势及存在的主要问题,并提出了改进措施。     

稀土永磁钕铁硼材料的3D打印研究现状

增材制造技术是一种不受加工工具限制成型复杂形状产品的添加式制造技术。简要概述了利用增材制造技术(AM)-3D打印成形粘结钕铁硼磁体的基本过程,比较了传统成形和3D打印成形两种方法制造粘结钕铁硼磁体的优点和不足,着重介绍了粘结钕铁硼磁制件的3种3D打印方法:三维打印粘结成型(3DP)、大区域增材制造技术(BAAM)、直接喷墨打印成型(Direct-write 3DP),并指出利用3D打印成型粘结钕铁硼磁体的发展趋势。3D打印作为一种先进的制造技术,可以实现复杂形状钕铁硼产品的近净成形,不需后续的机械加工,大大节约了资源,降低了能耗,提高了生产效率,可以制造传统方法难以制造的复杂结构制件。但是利用3D打印技术成型钕铁硼产品也存在一些困难,比如对打印粉体的尺寸、形状及成分要求较高、适合打印的粉体粘结剂以及如何提高粉体的固含量等问题,这些都将是今后磁性材料3D打印中需要解决的问题。     

选区激光熔化TiAl合金裂纹产生机制及工艺优化试验研究

TiAl合金具有优良的整体性能而获得广泛应用,但传统加工工艺容易出现缺陷,制约了该材料的进一步应用,采用增材制造技术即选区激光熔化(SLM)技术成形TiAl合金,分析总结了裂纹产生的机制,即温度梯度和残余应力导致了裂纹的出现,并研究了减少裂纹出现的工艺方法。首先总结了TiAl合金的发展及成形现状,针对SLM技术成形TiAl合金过程中裂纹产生的原因,采用不同温度的基板预热、预烧结、重熔等辅助工艺及其组合研究了成形中各种工艺过程对裂纹抑制的效果,进行了单熔道和块体的3D打印实验研究。实验结果表明:不使用任何辅助工艺的效果最差,单独采用一种优化工艺方案,基板预热改善效果最好,预烧结和重熔次之;组合工艺中,采用基板预热辅助预烧结或重熔工艺的效果有利于裂纹的消除,其中最优的工艺组合为基板预热200℃与预烧结工艺,预热使残余应力减少,预烧结降低了温度梯度,工艺组合的综合作用延缓了裂纹的出现,取得了最好的截面质量。     

选区激光熔化成形工艺参数对Fe20Cr5Al合金致密度和力学性能的影响

采用选区激光熔化(selective laser melting, SLM)成形技术进行3D打印,制备用于汽车尾气净化器载体的Fe20Cr5Al合金材料,采用响应曲面实验设计,系统研究打印参数(激光功率、扫描速度和扫描间距)与打印件致密度的关系,获得SLM成形参数与致密度的关系模型以及成形参数与力学性能的关系模型,并获得最佳的SLM成形工艺参数。结果表明,SLM工艺参数对打印件致密度的影响程度按从大到小依次为激光功率、扫描速度、扫描间距;最佳的SLM成形工艺参数为:激光功率314.8 W、扫描速度1 700 mm/s、扫描间距0.06 mm,在此工艺参数下相对密度的预测值为99.74%,这与SLM成形实验结果的平均误差仅为0.16%,模型具有较高的可靠性,在优化工艺参数下的平均实际相对密度达到99.58%,抗拉强度为616.44 MPa,伸长率为1.513%。     

基于增材制造的硬质合金粉末研究现状

硬质合金是由难熔金属碳化物（WC,TiC,NbC等）和金属粘结相（如Fe,Ni和Co）组成,通过粉末混合、压制然后烧结而成。然而传统的粉末冶金成形方法模具成本高,难以形成复杂零件。相比之下,增材制造（3D打印）采用数字化叠层加工技术,能够实现快速精准的成形。研究与开发适于增材制造的硬质合金粉末是其中的关键一步,目前,增材制造的硬质合金粉末制备方法主要分为以下4类:机械合金化法、球形WC粉末表面包覆技术、喷雾干燥技术、等离子体球化技术,这4种方法在制备原理、成本和成形方法的灵活性上均有所不同。因此,综述了适用于增材制造成形的硬质合金粉末的4种制备方法,并对制备粉末的特性以及成形性能进行了对比,总结了粉末制备原理、各自的优缺点以及适用的增材制造成形工艺,希望可以推动增材制造成形硬质合金的研究发展。     

攀钢研究院成功解决球形钛合金粉粉体流动性问题

正(2020年5月19日消息)日前,攀钢研究院钛金属技术研究所增材制造项目团队通过引进气流分级设备,自主开发粉体流动性工艺技术,成功将适用于激光选区熔化15～53μm球形钛粉流动性提升至32 s/50g,标志院气雾化粉末品质迈上新台阶。粉体流动性是评价3D打印金属粉体质量的核心指标之一,粉体的流动性直接影响铺粉的均匀性或送粉的稳定性,粉末流动性太差易造成分成厚度不均,打印扫描区域内的金属熔化量不均,导致3D打印件内     

激光增材制造镍基高温合金研究进展

激光增材制造是一种集激光、数字化、材料等学科为一体的新型制造技术,具有降维制造、复杂成型、材料利用率高等优点,按照其材料送进方式可分为铺粉式选择性激光熔化技术与送粉式激光熔化沉积技术。激光增材制造高温合金部件因其晶粒细小、组织均匀、力学性能优异,在航空航天领域已经得到了应用。从技术原理、微观组织、力学性能、致密度几个方面,综合论述激光增材制造在镍基高温合金的研究现状,指出了激光增材制造技术在轻量化设计、结构功能一体化器件方面的应用和发展趋势。     

赛峰已验证金属3D打印飞机起落架可行

<正>2021年3月29日,飞机供应商赛峰集团(Safran)宣布已经验证了金属3D打印生产大型结构零件的可行性。这种结构零件为公务机起落架。增材制造在航空领域不断发展,催生了许多创新设计。赛峰展示的金属3D打印起落架尺寸为455 mm×295×805 mm,材质为钛合金,打印设备为SLM 800 3D打印机。     

3D打印技术发展现状

本文重点介绍了目前3D打印的主流技术,包括选择性激光烧结技术、熔积成型法、分层实体制造法、微喷射粘结技术等。同时对3D打印材料的发展现状及3D打印技术的局限性进行了分析,特别对用于3D打印用金属粉末进行了详细介绍。     

金属材料增材制造技术的应用研究进展

金属材料增材制造技术作为3D打印应用的重要方向之一,已经有30多年的发展历程,相比传统加工制造方式具有周期短、效率高、节约材料以及特别适合成形复杂零件等优点。首先介绍了金属材料增材制造技术的基本原理和发展历程,列举了世界各国在3D打印技术领域推出的发展规划和技术规范,简述了金属材料增材制造在国内外应用研究现状及其取得的成果,最后指出金属材料增材制造技术需要在金属粉末、零件表面质量、成形尺寸、国际标准等方面进行重点研究。