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3D新聞

多激光、超大型金屬3D打印的時代或已到來

星之球科技 來源:百度2020-12-18 我要評論(0 )   

自SLM Solutions正式發布其下一代12激光金屬3D打印機之后, Additive Industries以及3D Systems隨即也公布了多激光金屬3D打印機的研發進程。而多激光的概念早就超越了我...

自SLM Solutions正式發布其下一代12激光金屬3D打印機之后, Additive Industries以及3D Systems隨即也公布了多激光金屬3D打印機的研發進程。而多激光的概念早就超越了我們的傳統認知,向著5激光、8激光甚至更多數量發展。到目前為止,從事該技術開發的企業和機構明確的已有五家。本期,我們一一介紹他們的技術亮點,并在最后對比國內玩家當前金屬3D打印機發展關注的重點。

Fraunhofer——5振鏡、可擴展的下一代

弗勞恩霍夫基于粉末床的金屬3D打印技術新型加工解決方案是其FutureAM項目的一部分。該項目于2017年11月推出,旨在將金屬部件的增材制造加速至少10倍,重點呈現從訂單到完成金屬3D打印組件的數字和物理增值的整體視圖,目標是向增材制造的新一代技術邁進。該項目截至本月結束,所有課題均取得了技術上的飛躍。

Fraunhofer多激光系統打印過程

基于此所開發的原型機集成了五個激光掃描系統,其最大制造尺寸為1 m x 0.8 m x 0.5 m。為了提高系統的生產率,Fraunhofer采用了掃描振鏡和線性軸系統的同步運動(也即光學系統可移動),這便為打印尺寸的可擴展提供了可能。這也是與其他品牌的產品相比最大的亮點,從此,基于SLM工藝的金屬3D打印技術的成型尺寸可能不再受限制。

Fraunhofer 多激光3D打印的下一代勞斯

SLM Solutions——12激光、雙向鋪粉、大層厚燒結工藝的搭配

SLM Solutions 12激光設備的上市對于整個制造業尤其是金屬增材制造行業來說無異于一場技術革命,具有里程碑式的意義,它必將引起一系列的追趕浪潮。配備12臺1千瓦的激光器和0.6 x0.6 x0.6 mm的成型艙室,新設備比SLM 280單激光設備快了20倍;同時使用光學變焦等創新技術、全新優化的風場艙室設計以及成熟的燒結多孔風墻專利技術,使其能夠達到最佳的生產效率和穩定性。

SLM Solutions 12激光設備介紹

除了激光數量的增加,該設備同時配備雙向鋪粉和大層厚燒結工藝,三者的配合無疑會帶來一場關于打印速度的革命,使打印速率提高到1000ml/h及以上成為現實。

為了便于將新設備集成到工廠和供應鏈中,SLM Solutions還將自動成型缸替換、自動打印開啟以及外部預熱站和外部除粉站等自動化功能集成其中,在提高生產效率和降低人的參與的同時,使其更加滿足工業自動化的發展要求。

新設備打印的大尺寸IN718中框組件,φ56

Velo 3D——8激光、一鍵式校準、可質量追蹤的無支撐SLM解決方案

Velo 3D是業內第一家推出商業多激光金屬3D打印機的企業,這家公司能夠像往常一樣備受關注,仍然是其解決了該技術所固有的多個痛點。配備8臺1KW的激光器,成型尺寸保持了一貫的光學設計、重復涂鋪技術、氣流技術和計量系統等體系結構,Flow預處理和Assure質量控制軟件也集成在內。

Velo3D Sapphire XC 3D打印機

Velo 3D最亮眼的技術除了無支撐外,還包括預檢和自動校準功能,系統在設備打印前會對光斑、激光疊加精度、窗口鏡、傳感器等進行預檢和自動校準,在打印過程中也會時刻跟蹤每一層的關鍵參數,如粉末平整度、熔池數據等是否符合規格。這些措施相比其他品牌極大保證了制造的安全度,同時降低了操作人員對設備調試能力的要求;其質量追蹤系統可以逐層提取和跟蹤數據,監視構建過程的任何缺陷,確保生產質量,并最終提供詳細的構建報告。

Sapphire XC配備Velo3D集成化的解決方

Velo 3D要解決的是一切在生產中遇到的設備操作、打印失敗、后處理以及后檢測的難點,讓金屬3D打印更方便、更進一步、更低成本的落地應用。

3D Systems——受美軍方委托開發世界上最大、最快、最精確的金屬3D打印機

如標題所示,3D Systems在美國陸軍研究實驗室(ARL)作戰能力發展司令部處獲得了1500萬美元的機器開發合同,所設計的金屬3D打印系統配備9臺激光器,成型尺寸達到1m x 1m x 0.6 m。美軍方希望將其用于滿足武裝部隊的彈藥、地面車輛、直升機和導彈防御需求。

3D Systems大型設備的關鍵器件源于其成

上月,新系統的第一份測試打印已經完成。該機器的光學系統能夠為九臺激光器中的每一臺提供單獨的熔池監控系統,從而改善零件質量控制。由于采用了幾乎相同的光學系統,新機器能夠利用公司現有的材料工藝庫。3D Systems還將六臺高對比度單鏡頭反光(SLR)攝像機集成到機器的構建室內,從而可以進行現場監控。除了粉末床圖像外,該系統的固件還可以捕獲傳感器數據、位置數據和熔池數據,并將所有數據整理到SQL數據庫中,以待全面了解零件質量。

3D systems DMP Inspection自動執行數

與傳統的PBF技術不同,新設備采用了選擇性粉末沉積工藝,僅通過在需要的地方沉積材料,因此可以減少在打印非常大尺寸零件時所需要的金屬粉末的用量。與其他品牌的不同之處還包括,新設備使用真空構建室,氧氣含量可保持在25ppm以下,氬氣的消耗大約相當于其他類型金屬3D打印機的十分之一,從而使零件具有較高的化學純度,顯著降低機器運行期間氬氣的總購買成本,并通過提高粉末的可重復使用性來節省總成本。

Additive Industries明年推出10激光金屬3D打印機

Additive Industries雖被我們提及不多,但它的實力不容小覷。這家荷蘭3D打印機制造商在2015年就推出了大型設備,并在汽車和航空航天獲得應用。

近日,該公司公布了其在研產品的研究進展,新型metalFAB-600配備10臺1kW激光器,建造尺寸為0.6 m x 0.6 m x 1 m,打印速度可以達到1000ml/h。新打印機還將實現關鍵生產流程的自動化,如粉末處理、激光對準和校準,以最大程度地提高機器產能。

Additive Industries上一代metalFAB1

metalFAB-600將于2021年底正式推出,主要面向傳統的鑄造和機械加工行業。

END

從五家企業/機構推出的新一代金屬粉末床激光熔融設備來看,成型尺寸多聚焦在600mm左右,相比此前多流行的400mm,可謂上升一代。此外,新一代的叫法,還體現在激光數量的增加。從單激光、雙激光、四激光,如今的產品突破了人們對金屬3D打印機(SLM)設計極限和制造極限的認知。

相比于國外玩家把研發重點放在增加激光數量、提高效率上,國內廠商則更多傾向把設備做大,通過增加激光數量來提高制造效率還并未成為國內玩家的關注焦點,依賴質量追蹤手段來擺脫技術落地應用痛點的努力也稍顯不足。

在粉末床激光熔融系統中,大型組件的質量保證至關重要,任何制造失敗都會造成嚴重的經濟損失,而集成化的解決方案已經證明可以生產出更高產量的高質量零件。在此之后的很長一段時間內,國內可能還會繼續追趕國外同類技術。


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激光激光技術3D打印

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