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金属材料的3D打印制造技术

2013-10-16 10:15
Hsiao Chen
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  激光成型的零件在静态力学性能上不比锻压的差,但由于加工时间很长,外界扰动会造成宏观结构上不均一,疲劳性能上还存在差距。

  图表4:激光快速成型技术制作金属零件的技术

  图表5:世界各地的金属3D打印公司

  3DSystems作为世界上市值最大的3D打印公司,有sPro?125/250DirectMetal两款金属材料打印机产品,使用的是用激光烧结金属粉末层的技术,最大的加工尺寸为250×250×320mm,可用的材料包括不锈钢、钛、钴铬合金及工具钢等。在40余种的产品型号中,直接金属制造的打印机产品仍属少数。

  3DSystems在今年7月份以1500万美元收购了法国的PhenixSystems(EPA:ALPHX)81%的股份。这家公司2000年成立,所提供的3款3D打印设备的技术路线也是通过激光来烧结层层铺叠的金属粉末,最大零件尺寸250×250×300mm。金属粉末利用自己公司的专利技术生产,包括不锈钢、非铁合金和贵金属等,同时也可以使用SINT-TECH公司提供的马氏体钢和铬钴合金粉末。除了机械零部件外,所制造的设备还可应用于生产无镍钴铬的假牙。2012年收入380万欧元,其中在法国收入149万欧元,法国以外收入231万欧元,营业利润为亏损202万欧元。

  图表6:PhenixSystems设备的技术流程

  ArcamAB是一家瑞典企业,于1997年成立,在NASDAQOMX斯德哥尔摩上市(STO:ARCM),在美国、意大利、中国和英国设有办公室。与其他公司不同,该公司采用的是电子束快速成型技术而非激光快速成型。与激光相比,电子束的能量更大,因此融化金属粉末的速度更快;对于表面反光的零件,电子束更有优势;另外,电子束的能量转换效率高,更节省能源。总体而言,制造出的零件质量更高。但是,电子束的缺点在于需要在真空环境中使用,比起激光所需要的惰性气体保护,要求更为复杂;电子束枪的使用没有激光器方便。

  ArcamAB公司的2款打印机产品主要针对的是航天工业和外科整形市场,能制作的最大零件尺寸为200×200×180mm,同时提供多种型号的钛合金粉末和钴铬合金粉末。在外科整形市场上,ArcamAB公司自2007年以来,在全球已提供了3万件以上的植入物。

  今年上半年公司实现收入9210万瑞典克朗(约合1414万美元),同比增长80%。净利润760万瑞典克朗(约合117万美元)。

  图表7:电子束快速成型技术示意图

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