中科煜宸推出高通量送粉打印設備LDM8060-6，助力材料研究

來源：中科煜宸激光  

據(jù)南極熊了解，南京中科煜宸激光技術有限公司公開了一款最新研發(fā)的高通量送粉激光打印設備，并將于2021TCT展會期間與公眾見面。材料高通量制備技術可以在短時間內制備大量不同組分、不同組織的新型材料，是加速材料研發(fā)與應用的關鍵技術，被列為材料基因組計劃的三大技術要素之一。南京中科煜宸激光技術有限公司攜手南昌航空大學、西北工業(yè)大學，在激光定向能量沉積技術基礎上，結合高通量材料成分設計、智能化多通道送粉控制和合金成分快速檢測等技術，開發(fā)出了LDM8060-6型高通量送粉激光打印機。

該型打印機的原理是在程序控制下將多路送粉器送出的不同材質的粉末材料按照設計好的比例均勻混合并送出，激光將混合后的材料熔化成形，從而制備出成分可控的致密金屬材料。因為可以實時調整粉末比例及制造工藝，該設備可以快速、高通量地制備具有不同微區(qū)成分、相結構和組織的塊體材料，顯著提高新材料研發(fā)和應用的效率。

LDM8060-6設備配置了2kW光纖激光器和6通道送粉系統(tǒng)，運動機構為5軸聯(lián)動系統(tǒng)，包括X、Y、Z三個直線軸和旋轉、擺動兩個轉動軸。有效加工范圍為800×600×500mm。同時，還配備了智能在線監(jiān)測健康管理系統(tǒng)RC-Argus，可保障設備運行的穩(wěn)定性、可靠性，打印工件質量的可追溯性。為了避免材料在激光熔化過程中氧化或摻入空氣中的雜質，工作空間為充滿氬氣的密封艙，可以獲得極低氧含量、水含量的高純凈工作環(huán)境。

高精度送粉器具有6路粉筒，采用氣載式送粉，帶攪拌、泄壓式粉末混合裝置�？梢暂斔徒饘俜勰�、陶瓷顆粒粉末等，金屬粉末適用尺度范圍為45-150μm，非金屬粉末14-100μm。所有粉筒可以單獨或者聯(lián)合控制。送粉控制軟件可實現(xiàn)粉路聯(lián)動選取、配方設定、配方曲線檢測等功能。

圖1.  高通量送粉控制界面曲線圖

LDM8060-6高通量送粉激光打印系統(tǒng)的另一個應用是快速制備功能梯度材料，激光打印制備梯度材料適應面較廣，既可以制備 FGM(Functionally Gradient Materrials，功能梯度材料) 涂層也可以制備 FGM 體材，其制備速度快、材料利用率高、成分設計更加靈活，過渡更加均勻，而且成形件尺寸精度高、組織致密、晶粒細化，具有優(yōu)良的使用性能。

圖2.  高通量送粉均勻性EDS能譜元素分布圖

西北工業(yè)大學和南昌航空大學合作利用LDM8060-6同軸送粉系統(tǒng)，開展了對In718(鎳基合金) + Fe313(鐵基)、In718(鎳基合金)和316L(不銹鋼)等梯度材料的成形工藝及組織進行了相關的研究分析，通過調整粉末的輸送量和輸送比例已經(jīng)實現(xiàn)鐵基、鎳基、鈦基、陶瓷等兩種或兩種以上材料成分設計及制備，制備出了過渡區(qū)成分均勻可控、比例連續(xù)變化的梯度材料，其生產(chǎn)周期短、加工速度快、設計靈活。

采用該設備實現(xiàn)了Inconel718鎳基高溫合金中Co元素的梯度添加，在不同位置獲得了不同Co含量材料，實現(xiàn)了顯微組織的梯度過渡。

圖3.Inconel718鎳基高溫合金中Co元素的梯度添加金相圖

采用金屬原位分析系統(tǒng)對增材樣品成分Ni、Si、Mn、Cr、Mo、W等元素進行成分分布分析。

圖4.  高通量增材制造成型樣品測試范圍

圖5. 高通量增材制造成型樣品元素分布圖

未來將LDM8060-6高通量送粉激光打印與材料計算軟件相結合，可用于金屬及其復合材料的組分優(yōu)化設計、新型多組分合金的快速制備與篩選等，為材料基因計劃中雙減半的目標提供研究條件。