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首创长沙墨科瑞开发新型DDM间接金属3D打印技术《资讯》

发布时间:2020-08-17 11:54:44 阅读: 来源:带式过滤机厂家

04-10

4月10日,长沙墨科瑞团队探索出一种新型“间接金属3D打印”技术,他们研发出了一种特殊的“金属浆料”,使用非常廉价的陶泥3D打印机,即可完成金属零件的3D打印。由于打印过程无须加热,该模式可以被称为DDM( Direct Deposition Modeling )技术。

△长沙墨科瑞团队在使用陶泥机3D打印金属件

从汽车金属零部件到飞机发动机等航空航天组件,金属3D打印带给人们无尽的想象空间,代表着未来智能制造真正的发展方向。

目前可用于直接制造金属功能零件的快速成型方法主要有:包括选区激光烧结(Selective Laser Sintering, SLS)技术、直接金属粉末激光烧结(Direct Metal Laser Sintering,DMLS)、选区激光熔化(Selective Laser Melting, SLM)技术、激光近净成形(Laser Engineered Net Shaping, LENS)技术和电子束选区熔化(Electron Beam Selective Melting, EBSM)技术等。业内将这些技术称为“直接金属3D打印技术”。这些技术都涉及到昂贵的激光或电子束等高能设备,使用和维护成本都比较高;另外,低下的打印效率也常常受到业内人士的诟病。

△直接金属3D打印技术成本昂贵

目前,在全球范围内兴起了一股“间接金属3D打印技术”的研发热潮。利用成熟的金属注射成形(MIM)、粘合剂喷射、FDM熔融挤出技术以及这些技术的组合,来完成金属零部件的最终成型。相较于激光或电子束设备,“间接金属3D打印技术”所采用的设备则要“廉价”的多,打印速度可以提高到百倍以上,显示出一定的竞争优势。拥有间接打印核心技术的一些公司受到了资本市场的广泛关注,风光无限;例如Markforged、Desktop Metal等公司都已经获得多达10多亿美金的大额融资。

△Markforged公司的间接金属3D打印技术

冷静下来分析,大家发现,大多所谓的“间接金属3D打印技术”都是某种“变形”的FDM+MIM技术组合。所使用的材料可以为丝状或者颗粒状,都是由包覆塑料高分子的金属粉末组成。首先利用FDM技术将这些丝状或者颗粒状材料加热熔化、挤出、冷却成型,形成“绿胚”;然后利用特殊的设备脱胶,以除掉“绿胚”中的塑料高分子;最后进行高温烧结,以形成最终的金属零部件。由于“绿胚”中含有较高比例的塑料高分子,后续的高温烧结会产生较大比例的收缩(大于17%);另外,还有更加难处理的非对称收缩难题。粘合剂喷射技术同样存在上述问题,金属零部件的烧结密度也要小于FDM+MIM技术组合方案,该技术现在已处于技术边缘位置。

在陶泥3D打印领域,借鉴于FDM模式,最近几年已开发出比较精密的陶泥3D打印设备;普通陶泥(瓷泥)可以直接打印成型。由于无须加热,该模式可以被称为DDM( Direct Deposition Modeling )或NTDM( Normal Temperature Deposition Modeling )技术。

长沙墨科瑞团队另辟蹊径,研发出了一种特殊的“金属粘土”,在“间接金属3D打印”领域首创出了DDM新技术。“金属粘土”由特殊成分组合的金属粉末与特种高分子粘结剂混合而成,外观与普通陶泥相似,能够塑形和雕刻。墨科瑞团队采用普通廉价的陶泥3D打印机将这种“金属粘土”打印形成“绿胚”,无须加热。

△长沙墨科瑞团队用来打印金属零件所使用的陶泥3D打印机

△ 打印过程

这种“金属粘土”新材料(灰色)的打印精度超过了普通陶泥(瓷泥)(白色)。

“绿胚”无须脱胶处理,可以直接放入特殊的真空炉进行烧结,最终变成致密的几无空隙的金属成品。

△烧结后得到的金属零件

利用DDM模式生产的金属成品除了高强度之外,还可以具有超级耐腐蚀性能(可以达到不锈钢的2-5倍);通过调整配方,可以生产出形状复杂的超级耐磨件(比如,可以生产硬度HRC62左右的金属陶瓷耐磨件)。这些高附加值性能是现有的“间接金属3D打印技术”无法达到的,具有很强的竞争力。

在南极熊看来,这项新技术的核心在于金属浆料的配置,设备方面使用非常廉价的陶泥3D打印机即可完成成型,大大降低了制造成本。然而在金属零件尺寸精度、烧结收缩情况、金属件组分等方面,长沙墨科瑞团队仍然有不少工作需要去做。

长沙墨科瑞团队初创于2019年1月,该团队致力于新型的3D打印材料、设备和工艺的研发。李昕是该团队负责人,毕业于中国科学院金属研究所。具李昕介绍,团队研发的新型“金属粘土”,可以解决烧结收缩和非对称变形难题;这种新型的DDM技术模式可以发展出激光(电子束)打印路径之外的完全崭新的“间接功能性金属3D打印技术”,大家拭目以待吧!

墨科瑞团队目前正在进行相关材料性能测试和烧结机理分析。

如果您对该项技术感兴趣,可以联系邮箱 18627316888@163.com

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