3D打印技術參考注意到,韓國衛星發射服務公司INNOSPACE在金屬3D打印領域取得一項重要進展。該公司近日宣布,已實現鈦合金無支撐金屬3D打印商業化。
基于該技術,INNOSPACE將鈦合金無支撐打印時間縮短了60%,成本降低了高達40%,設計自由度的提高也為產品帶來了輕量化和性能提升。
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在傳統的金屬增材制造中,通常需要內部支撐結構來防止打印過程中發生變形。然而這會增加后處理工序、延長生產周期,并限制設計自由度,從而增加時間和成本。筆者對支撐去除過程深有體驗,也有很多同行表達過支撐去除過程中的“痛苦”。
INNOSPACE公司特別指出,是在標準激光粉末床熔融(LPBF)工藝中,應用了先進的工藝控制技術,實現了無支撐結構打印,并確保產品具有高質量和結構穩定性。
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但是,常規標準的3D打印工藝無法直接實現無支撐打印,這涉及到用戶可調節的參數范圍。目前多品牌宣稱實現了無支撐和少支撐打印,但通常是一套特定的工藝路線,屬于“增值”工藝包。
大多數LPBF設備雖說明開源,但對于掃描策略、能量實時調節這些高階功能,均需要特殊權限。用戶如希望自主探索開發,或存在困難。
筆者注意到,目前可以幫助實現無支撐打印的第三方方案,同時指向兩個關鍵要素——掃描路徑優化和自動能量調節。
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例如,Oqton就開發了一項稱之為熔控技術的金屬增材制造創新掃描策略。通過將基于物理的工藝仿真與先進的掃描路徑優化相結合,能根據局部熱效應和幾何條件動態調整每個掃描向量。
并且,它的這套方案能通過EOS的Toolpath API進行全量訪問,而EOS的API功能,就允許客戶和軟件合作伙伴自由創建定制掃描策略!
所以,普通用戶要實現無支撐打印,得獲得更高的設備操作權限。
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另外值得關注的是,3D打印技術參考在此前曾經報道過華南理工大學楊永強教授、王迪教授團隊聯合金石三維,提出了一種基于加工層角度自適應劃分工藝區域,各區域使用對應的優化工藝參數進行打印,進而實現低角度無支撐打印的有效方法。
研究團隊基于該技術,在當時成功打印出最低角度為15°的無支撐金屬葉輪。從這一方案的特點也可看出,仍需要對激光掃描參數有較高的開發權限,才能實現這一技術。
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環形葉輪模型及成形樣件:(a)葉輪低于 15°傾面區域;(b)葉輪低于 45°傾面區域;(c)成形葉輪頂視圖;(d)成形葉輪側視圖;(e)成形葉輪葉片上表面形貌
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華南理工大學研究團隊低角度打印的實際零件
回到INNOSPACE的案例,該 公司表示 他們也解決了鈦合金材料相關的技術難題,鈦合金易發生熱變形,需要復雜的工藝控制。
在今年1月,INNOSPACE展示了為航空航天客戶開發的封閉燃料貯罐。采用鈦合金無支撐工藝打印的該零件,具有復雜的曲面結構,包括球形和穹頂形,目前該產品已通過實際應用驗證。
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實際上,衛星燃料貯箱是鈦合金無支撐3D打印重要的應用場景,一旦成功就會常態化使用。當前,衛星發射市場發展體量極大,或將為該技術應用帶來增長空間。
INNOSPACE指出,這項成果將其技術能力擴展到了商業制造應用領域。憑借無支撐即可實現鈦合金零件高精度3D打印,該公司正加速向航空航天、國防和衛星制造等高價值市場拓展業務。
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INNOSPACE創始人兼首席執行官Soojong Kim表示:“先進金屬制造行業的特點是技術準入門檻高、質量驗證標準嚴格,因此這是一個具有戰略意義的重要領域,核心技術的獲取直接影響到規模化和盈利能力。”
今年年初,該公司已成功進軍汽車增材制造領域,并與現代汽車達成合作。可以看出,INNOSPACE正在成為韓國當地重要的金屬增材制造解決方案提供商。
注:本文由3D打印技術參考創作,未經聯系授權,謝絕轉載。
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