3D Lab 超聲波霧化技術(shù)獲美國專利，可用于生產(chǎn)高質(zhì)量增材制造粉末

2024年9月19日，南極熊獲悉，波蘭先進金屬霧化技術(shù)公司 3D Lab 的最新創(chuàng)新技術(shù)“超聲波霧化生產(chǎn)重金屬粉末的方法和裝置/METHOD AND DEVICE FORPRODUCING HEAVY METAL POWDERS BY ULTRASONIC ATOMIZATION”已獲得美國專利。

3D Lab 獲得超聲波霧化技術(shù)美國專利（此前曾獲批中國專利）

這項專利是3D Lab最近提交的一系列申請中的最新獲批的專利，此前中國已授予金屬粉末生產(chǎn)技術(shù)專利。3D Lab公司 ATO 系列超聲波金屬霧化器是這項制粉專利技術(shù)的核心，該系列霧化器可生產(chǎn)出高品質(zhì)球形金屬粉末，可精確控制顆粒大小，具有出色的流動性和低氧含量，這對于增材制造和各種工業(yè)應(yīng)用至關(guān)重要。

ATO 技術(shù)原理

ATO 技術(shù)原理是將金屬絲材或棒材在無氧室內(nèi)的電等離子弧內(nèi)熔化，利用超聲波振動將熔融金屬分解成微小液滴。這些液滴在惰性氣體保護氣氛下迅速凝固，形成金屬粉末。凝固顆粒隨保護氣被輸送到儲存容器，沿途對工藝廢物和煙霧進行過濾，并將其與粉末分離。

金屬粉末的最終顆粒大小取決于超聲波振動的頻率，頻率越高，顆粒越小，頻率越低，顆粒越大。值得注意的是，該系統(tǒng)可適應(yīng)各種形式的輸入材料，例如線材、棒材、球團、顆粒和廢料。

3D Lab 首席執(zhí)行官 JakubRozpendowski 表示：“我們很自豪能將這項美國專利添加到我們快速增長的全球知識產(chǎn)權(quán)組合中。我們的專利技術(shù)推動著我們的使命，即為金屬粉末生產(chǎn)提供先進且多功能的解決方案，確保卓越的材料質(zhì)量并加速材料創(chuàng)新。這項專利是我們發(fā)展歷程中的一個重要里程碑，體現(xiàn)了我們團隊的奉獻精神和創(chuàng)新精神。”

科學(xué)研究應(yīng)用

3D Lab 公司推出的ATO LabPlus 是一款超聲波金屬霧化器，專為實驗室規(guī)模生產(chǎn)高品質(zhì)金屬粉末而設(shè)計。它非常適合研究和生產(chǎn)環(huán)境，能夠高效且經(jīng)濟地生產(chǎn)反應(yīng)性和非反應(yīng)性金屬粉末。霧化器的模塊化結(jié)構(gòu)允許通過可互換模塊輕松擴展粉末生產(chǎn)能力。該設(shè)備具有先進的安全系統(tǒng)和自動功能，即使是非技術(shù)人員也可以操作。

在2021年，來自德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院 (KIT)應(yīng)用材料研究所 (IAM-WK)的一組研究人員成功地在實驗室中通過獨特的超聲波霧化 (UA) 工藝生產(chǎn)出了合金粉末。他們在研究所采用的便是3DLab Ltd. 提供的 ATOLab+ 超聲波霧化機器。

相關(guān)研究以題為“Flexible Powder Production forAdditive Manufacturing of Refractory Metal-Based Alloys”的論文發(fā)表在《Metals》期刊上。

論文鏈接：https://www.mdpi.com/2075-4701/11/11/1723

文章中指出，研究人員所使用新一代 ATO Lab Plus機器（世界上第一臺專為有限空間使用而設(shè)計的霧化器），應(yīng)用了一種先進的技術(shù)，即電極形成的等離子弧熔化金屬線/棒，在振動的坩堝上形成熔池。然后，超聲波振動產(chǎn)生粉末狀顆粒，通過快速氧氣還原真空泵提取。

△UA（a）和EIGA（b）方案。圖片來源：Hinrichs，F(xiàn) 等人

研究團隊表示他們使用的超聲波霧化工藝首次采用了工業(yè)電極感應(yīng)氣體霧化 (EIGA) 工藝和改進的電極概念，所生產(chǎn)的合金粉末具有合金開發(fā)和粉末床熔合所需的質(zhì)量，且數(shù)量適中。此外，研究團隊認為該工藝能夠提高合金粉末產(chǎn)量。

研究中使用的霧化器還展示了處理活性和非活性金屬（包括鈦、鎂和鋁合金）的能力。此外，該機器還能夠生產(chǎn)粒徑在 20 – 100 納米之間的粉末。通過修改 EIGA 工藝，研究人員可以優(yōu)化 ATOLab+ 機器的功能，并獲得表明合金粉末生產(chǎn)可擴展的結(jié)果。