Rispetto ai grandi dati, VR e intelligenza artificiale, la stampa 3D oggi non è una tecnologia molto nuova.Questa tecnologia ha una storia di più di trent'anni.

Quanti vantaggi ci sono nella stampa 3D in metallo?Quali sono le differenze tra le diverse tecnologie di stampa 3D in metallo nel settore dei materiali da stampa e della metallurgia?In questo numero, 3D Science Valley e Gu You vengono a sperimentare la metallurgia e la scienza di lavorazione della stampa metallica D.

Stampato in metallo

Origine e fasi successive

Una delle prime tecnologie di stampa 3D relative alla produzione di additivi metallici è stata la tecnologia di sinterizzazione laser laser SLS-select-;356, utilizzata per sinterizzazione della polvere in plastica in quel momento.E nel 1990, Manriquez-Frayre e Bourell hanno realizzato l'applicazione di prodotti in metallo da stampa attraverso la tecnologia SLS.

Oggi, quando parliamo di stampa 3D in metallo, di solito ci riferiamo alla tecnologia di fusione laser selettiva SLM, e la tecnologia SLS è più utilizzata per sinterizzazione di materiali diversi dal metallo.

La tecnologia SLM è così affascinante che ignoriamo un'altra tecnologia di stampa 3D in metallo che utilizza la tecnologia di deposizione dell'energia diretta, che utilizza raggio di elettroni, plasma o laser per fondere il filo/polvere metallico e saldare il prodotto metallico per chiuderlo in forma netta.

La tecnologia di sinterizzazione laser selettiva (SLS) è stata applicata in 1984 dal Dr. Carl Deckard dell'Università del Texas di Austin e dal Dr. Joe Beaneman, consulente universitario.I sistemi 3D hanno acquisito questa tecnologia da DTM attraverso acquisizioni, ma dopo la scadenza del brevetto in 2014, i nuovi produttori di stampanti 3D sono emersi per fare SLS, un costoso processo di stampa industriale, fuori dall'altare.

Il brevetto fondatore della fusione laser SLM selec-;35;116;ive laser proviene dal Laser Technology Research Institute di proprietà del Fraunhofer Institute in Germania, e la data di scadenza del brevetto è dicembre 2016.L'EOS ha lanciato il primo dispositivo SLM commerciale nel 1995 e ha ottenuto il diritto di utilizzare il brevetto tecnologico SLS ottenendo l'autorizzazione di brevetto dei sistemi 3D.Un'altra società, Arcam, ha ottenuto il diritto di utilizzare la tecnologia EBM attraverso Adersson & Larsson Uuh35;39;il brevetto in 2000 e ha lanciato il primo dispositivo commerciale di stampa EBM nel 2002.

Con la piena scadenza dei brevetti originali per la stampa 3D, così come il controllo del processo di lavorazione del metallo, lo sviluppo della tecnologia in polvere, e con l'acquisizione di Arcam e Concept laser da parte di GE, la stampa 3D in metallo ha anche inaugurato un periodo maturo.Secondo Greg Morris, responsabile della produzione additiva GE&35;39; GE aumenterà la velocità della stampa 3D in 2-3 anni, e sperano di raggiungere cento volte la velocità attuale in futuro.Con il miglioramento della tecnologia di lavorazione delle apparecchiature, la cooperazione dei materiali e la razionalizzazione dei prezzi, la stampa 3D dei metalli deve avere una strada più ampia nel settore dell'industrializzazione.Per le parti di lavorazione e di applicazione, per soddisfare tale onda tecnologica, la comprensione della lavorazione metallurgica della stampa 3D metallica è diventata un corso richiesto.

In effetti, nel processo di lavorazione del metallo, accadono molte cose sottili.Prendiamo come esempio la tecnologia di fusione laser laser SLM select-;116;ive.Durante il processo di fusione laser della polvere, ogni punto laser crea una piscina in miniatura fusa, dalla fusione della polvere al raffreddamento in una struttura solid a, la dimensione del punto e il calore generato dalla potenza. La dimensione di questo determina le dimensioni di questa piscina in miniatura fusa, che influisce sulla struttura microcristallina della parte.Inoltre, al fine di sciogliere la polvere, occorre trasferire l'energia laser sufficiente al materiale per sciogliere la polvere nella zona centrale, creando così una parte completamente densa, ma allo stesso tempo la conduzione del calore supera la circonferenza della macchia laser e colpisce la polvere circostante.Semilfusa polvere appare, con conseguente pori.

Dal campo delle apparecchiature, per ottenere il posizionamento e la messa a fuoco laser, secondo la ricerca di mercato della 3D Science Valley, la maggior parte dei sistemi di fusione laser utilizzano galvanometri per la scansione dei galvanometri.L'ultima tecnologia è un sistema a fuoco dinamico che passa la linea laser a monte del galva galvanometro.Posizionare una lente più piccola al centro per regolare la lunghezza focale del sistema ottico.

Per il lato applicativo, oltre a condizioni rigide come la configurazione delle apparecchiature, le prestazioni metallurgiche sono anche legate a molte condizioni nel processo di stampa 3D dei metalli.La regolazione dei parametri di lavorazione, la qualità della polvere e le condizioni delle particelle, il controllo dell'atmosfera inerte durante la lavorazione, la strategia di scansione laser, la dimensione del punto laser e il contatto con la polvere, la piscina fusa e il controllo del raffreddamento, ecc. portano tutti risultati metallurgici diversi.

In generale, più veloce l'elaborazione, maggiore è la rugosità superficiale, che sono due variabili correlate una dopo l'altra.Inoltre, lo stress residuo è un tema comune affrontato dalla tecnologia di elaborazione DED e SLM, e lo stress residuo influirà sui parametri di prestazione post-elaborazione e meccanica.Tuttavia, secondo la ricerca sul mercato della 3D Science Valley, basata sulla capacità di controllare la metallurgia, lo stress residuo può essere utilizzato anche per promuovere la ricristallizzazione e la formazione di sottili strutture di cristalli equi.

Negli ultimi cinque anni sono stati compiuti molti progressi nella comprensione della microstruttura del processo di stampa dei metalli e delle proprietà di lavorazione delle nuove leghe.Allo stesso tempo si osserva anche l'eterogeneità della microstruttura.A questo proposito, il lavoro di caratterizzazione (columnar, alto orientamento, porosità, ecc.) viene utilizzato per ottenere un'ulteriore comprensione della metallurgia della lavorazione, che non solo migliora la capacità di controllo del processo della stampa 3D metallica, ma anche nuove esigenze sono avanzate per la preparazione e la post-lavorazione del materiale.