UniMelt等離子生產(chǎn)系統(tǒng)，6K將廢舊合金變成航空級(jí)3D打印金屬粉末

2020年10月21日，南極熊獲悉，先進(jìn)材料專家6K公司獲得了美國國防后勤局(DLA)的第二階段小企業(yè)創(chuàng)新研究(SBIR)計(jì)劃，將利用廢舊資源生產(chǎn)高性能金屬粉末，形成國內(nèi)閉環(huán)供應(yīng)鏈商業(yè)化。
那么這家名為6K的公司究竟是用的什么技術(shù)，為什么能夠得到美國政府的支持，南極熊帶你來揭秘。

最新的項(xiàng)目將利用6K專有的微波等離子體平臺(tái)UniMelt，來采購和回收鎳超合金廢料，并將其轉(zhuǎn)化為航空級(jí)粉末。然后，這些粉末將用于3D打印金屬部件。

6K的首席執(zhí)行官Aaron Bent博士說："作為一家公司，我們很高興獲得這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，但更重要的是，作為一個(gè)組織，我們很自豪能夠幫助我們的國家，創(chuàng)造用于增材制造等新興生產(chǎn)方法的鎳基合金。"

6K的UniMelt等離子生產(chǎn)系統(tǒng)

6K的專利UniMelt系統(tǒng)可以將鎳和鈦等廢舊合金進(jìn)行清洗、制備和球化，使其成為適合3D打印、金屬注射成型和其他粉末冶金生產(chǎn)工藝的高質(zhì)量金屬粉末。來自國防機(jī)械廠、"骨料場 "和其他來源的廢金屬可以作為UniMelt系統(tǒng)的原料，目的是為美國軍方提供安全和可追溯的國內(nèi)重要材料供應(yīng)，從而減少對(duì)國外采購的依賴。
6K擁有世界上最先進(jìn)的等離子體生產(chǎn)系統(tǒng)，6K的專有工藝技術(shù)UniMelt® - 均勻熔化狀態(tài)工藝是基于高頻微波等離子體，這是一個(gè)連續(xù)的流程操作，從開始到結(jié)束只有一個(gè)步驟，在不到2秒的時(shí)間內(nèi)完成。

△UniMelt® 技術(shù)原理

6K公司在這方面的努力已經(jīng)獲得了美國國會(huì)議員的支持，其中之一就是國會(huì)議員Guy Reschenthaler。他說："賓夕法尼亞州西南部的就業(yè)創(chuàng)造者，創(chuàng)新者和勤奮的員工，努力為我們的戰(zhàn)士提供重要資源，我很自豪能夠獲得資金，以減少對(duì)外國鈦的依賴，并利用美國人的創(chuàng)造力來保護(hù)我們的國家安全。"

△6K的專利UniMelt微波等離子平臺(tái)，圖片來自6K

美國國防部(DoD)如何受益？

那些能夠通過6K的UniMelt系統(tǒng)重新利用的超級(jí)合金，通常用于飛機(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、油氣設(shè)備和熱交換器中的推進(jìn)和熱緩解部件。第二階段計(jì)劃的一個(gè)重要因素是，這些超級(jí)合金在美國國內(nèi)的供應(yīng)有限，導(dǎo)致對(duì)國外供應(yīng)的依賴。

△電子束3D打印過程

6K的UniMelt系統(tǒng)不僅可以通過回收?qǐng)?bào)廢部件和廢舊粉末提供更多的超級(jí)合金，還可以促進(jìn)具有已知和可追溯材料質(zhì)量的閉環(huán)生產(chǎn)過程。回收以前合格的國防部零件和車間廢料將提高零件的一致性，并大大減少意外的零件異常。

UniMelt還將使國防部能夠以更快的速度開發(fā)和采用增材制造工藝，制造出具有新穎功能的零件，縮短工程周期。使用已經(jīng)認(rèn)證的廢料作為原材料，將大大降低新制造零件的材料成本，為部門提供健康的投資回報(bào)（ROI）。

△一種適合在UniMelt系統(tǒng)中使用的鎳合金IN718，圖片來自6K

3D打印與循環(huán)經(jīng)濟(jì)

循環(huán)經(jīng)濟(jì)是一個(gè)力求優(yōu)化利用資源以避免浪費(fèi)的概念。根據(jù)威立雅2016年的《Imagine 2050》報(bào)告，僅英國的食品飲料、制造業(yè)和化工企業(yè)就站在一個(gè)價(jià)值50億美元的浪費(fèi)材料和能源的礦山上。根據(jù)該報(bào)告，這三個(gè)行業(yè)在減少浪費(fèi)并在此過程中產(chǎn)生新的收入來源方面有著巨大的潛力。

正如6K所展示的那樣，3D打印可以促進(jìn)公司在流程中嵌入循環(huán)經(jīng)濟(jì)方法的目標(biāo)。食品行業(yè)促進(jìn)這一目標(biāo)的舉措已經(jīng)持續(xù)了數(shù)年，例如最近結(jié)束的BARBARA項(xiàng)目，利用食物垃圾和農(nóng)副產(chǎn)品生產(chǎn)了適合汽車和建筑行業(yè)3D打印原型的生物基材料。同時(shí)，從咖啡粉和橘子皮中提取的生物塑料已經(jīng)成功制造出來，以取代傳統(tǒng)的石油基PET。機(jī)器學(xué)習(xí)、生物技術(shù)和微生物工程相結(jié)合，將食物垃圾轉(zhuǎn)化為可生物降解的PHA。

在其他地方，循環(huán)經(jīng)濟(jì)方法也被意大利3D打印機(jī)制造商WASP應(yīng)用于建筑領(lǐng)域。這家公司3D打印了一個(gè)用可持續(xù)自然材料創(chuàng)建的生態(tài)房屋，于2018年首次亮相，使用的材料混合物由25%的當(dāng)?shù)赝寥馈?0%的稻草碎米、25%的稻殼和10%的液壓石灰編制而成。

△使用WASP CRANE 3D打印的Gaia生態(tài)屋，圖片來自WASP

今年早些時(shí)候，來自都柏林I-Form先進(jìn)制造研究中心的研究人員，研究了粉末回收對(duì)不銹鋼3161的影響，而來自希臘地中海大學(xué)的其他研究人員則探討了ABS絲材的機(jī)械性能在回收后的變化。

6K公司的產(chǎn)品手冊(cè)

編譯自：3dprintingindustry