華南理工劉斌：金屬3D打印模具的11個(gè)問題；阻礙應(yīng)用的9大要素

2019年8月25日，武漢易制科技隆重發(fā)布了粘合劑微滴噴射金屬3D打印機(jī)、宣布彩色3DP 3D打印技術(shù)開源。南極熊3D打印網(wǎng)作為戰(zhàn)略合作媒體見證了這個(gè)對(duì)于國內(nèi)甚至國際來說，都具有重要意義的發(fā)布會(huì)。在會(huì)上，華南理工大學(xué)機(jī)械與工程學(xué)院教授、廣東省機(jī)械模具科技促進(jìn)會(huì)副秘書長 劉斌發(fā)表了《金屬增材制造技術(shù)在模具行業(yè)中的應(yīng)用》的演講。



模具行業(yè)特別關(guān)心的是幾個(gè)問題
1.金屬增材制造技術(shù)的原理是什么？
2.金屬3D打印的原材料性能以及價(jià)格如何？
3.金屬3D打印的設(shè)備情況
4.金屬3D打印的模具質(zhì)量：精度、強(qiáng)度、剛度、表面質(zhì)量以及壽命等
5.金屬3D打印適合的場景是什么？


6.金屬3D打印的優(yōu)缺點(diǎn)是什么：
7.如何具體應(yīng)用金屬3D打印技術(shù)：
8.什么是隨形冷卻技術(shù)？
9.如何設(shè)計(jì)具有隨形冷卻水道的注塑模具？
10.如何制造具有隨形冷卻水道的注塑模具？
11.阻礙該技術(shù)推廣應(yīng)用的要素是什么？

用于3D打印的金屬粉末
金屬增材制造的質(zhì)量，跟金屬粉末的特性什么相關(guān)，包括粉末的化學(xué)成分、粒度以及分布、粉末的球形度、流動(dòng)性、松裝密度等。
那么國外有哪些適用于增材制造行業(yè)的粉末呢？

主要生產(chǎn)公司有：

• 瑞典山特維克osprey
• 美國卡彭特技術(shù)
• 吉?jiǎng)P恩
• AP C
• 英國LPW
• 法國erasteel
• 德國世泰科
• 瑞典郝格納斯
• 印度普萊克斯
• nanosteel
  

• 美國阿美特克：不銹鋼、ni基合金、co基合金、不銹鋼粉末、工具鋼金屬粉末。
• 美國argen  corporation主要為牙科提供：au、pt、pg、ag、cu合金金屬粉末。
• 意大利leger group提供：金、銀金屬粉末、以及co基、ni基合金粉末日本大阪鈦業(yè)：鈦合金金屬粉末
• 美國pyrogrnrsis主要為國防部門提供：TI、Niobium、Nitinol、AL基合金
• 英國cooken gold為首飾行業(yè)提供：金等貴金屬粉末
• 增材制造設(shè)備廠商例如：Concept Laser 、EOS、SLM Solutions、Renishaw、Exone等也提供金屬粉末
  

粉末質(zhì)量評(píng)價(jià)的技術(shù)指標(biāo)：
1.常規(guī)指標(biāo)
化學(xué)成分
可粒度分布

2.參考指標(biāo)
粉末度球形度
流動(dòng)性
松裝密度


3D打印金屬粉末，對(duì)氧含量等有要求，化學(xué)檢測應(yīng)用最廣的方法是：化學(xué)分析法和光譜分析法。


金屬粉末的顆粒度分布可以通過：激光粒度分析儀分析



松裝密度


△金屬模具的快速制造技術(shù)，將3D打印技術(shù)的快速性、以及可以制作幾何形狀及其復(fù)雜零件或模具的優(yōu)越性結(jié)合起來。


后處理工藝也非常重要










△3D打印隨行冷卻水路比傳統(tǒng)方法切削量少，產(chǎn)品熱變形減少、成本降低。


隨形冷卻注塑模具的設(shè)計(jì)，大大優(yōu)化模具導(dǎo)熱效率和脫模速度



技術(shù)進(jìn)展與總結(jié)
主要研究內(nèi)容
3D打印工藝技術(shù)參考規(guī)范
兼顧3D打印機(jī)械物理性能，表面質(zhì)量與打印成本的前提下，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比，研究完全與部分融化層積3D打印方法，3D打印激光功率、掃描速度、掃描件局、單層厚度、預(yù)熱溫度等主3D打印參數(shù)與3D打印材料、形狀、尺寸以及機(jī)械物理性能、之間的變化規(guī)律以及適用范圍。

3D打印體的加工處理技術(shù)
研究不同材料3D打印體合理的實(shí)效與熱能護(hù)理方法，制定熱處理溫度、升溫速度、保溫時(shí)間、等技術(shù)規(guī)范，消除應(yīng)力集中。


阻礙該技術(shù)推廣應(yīng)用的要素
1，模具鋼粉末材料的種類有限，價(jià)格奇高
2，金屬3D打印設(shè)備價(jià)格偏高，使用成本大
3，成型工藝參數(shù)多，工藝偏復(fù)雜
4，需要專業(yè)人員熟悉模流分析軟件，隨行水道設(shè)計(jì)復(fù)雜
5，成型模具金屬零件的質(zhì)量以及一致性，有待提高
6，成本、效率、速度、精度與傳統(tǒng)有相差
7，模具上的應(yīng)用范圍有待擴(kuò)大
8，人們的觀念有待更新
9，金屬3D打印模具市場有待擴(kuò)大