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研究人員使用電脈沖對(duì)金屬3D打印零件進(jìn)行精細(xì)的后處理

魔猴君  行業(yè)資訊   1603天前

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近日,據(jù)魔猴網(wǎng)了解 ,薩爾大學(xué)(Saarland University)的研究人員開發(fā)了一種非接觸式方法,可以將3D打印的金屬零件轉(zhuǎn)換成用于專業(yè)應(yīng)用的高精度技術(shù)零件。這項(xiàng)新技術(shù)利用電化學(xué)加工(ECM)將增材制造的金屬部件后加工成具有復(fù)雜幾何形狀和幾千分之一毫米尺寸公差的精密零件。這種方法旨在改善在汽車和航空航天等行業(yè)中必須滿足極其嚴(yán)格的尺寸要求的應(yīng)用中金屬3D打印零件的實(shí)現(xiàn)。

薩爾大學(xué)(Saarland University)的DirkB?hre教授解釋說(shuō):“我們的后加工增材制造金屬零件的技術(shù)提供了一種經(jīng)濟(jì)高效的方法,可以生產(chǎn)高精度功能性表面,用于要求嚴(yán)格公差的應(yīng)用。它使大量零件可以高效,經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行后處理?!?/span>


薩克蘭大學(xué)的DirkB?hre教授(左,與他的研究小組的Stefan Wilhelm一起在這里)。圖片來(lái)自薩爾大學(xué)。

 滿足特殊應(yīng)用的尺寸要求

復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng),例如為汽車,飛機(jī)或火箭提供動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī),是由大量高度專業(yè)化的金屬部件制成的。通常,為了確保這些零件完美地裝配在一起并能夠承受極端的機(jī)械應(yīng)力,必須非常精確地制造它們中的每一個(gè)。 公差可能在微米范圍內(nèi),B?hre教授與薩爾大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)一起開發(fā)了新的后處理方法。

從引擎零件到解剖模型,金屬3D打印已經(jīng)成為制造具有復(fù)雜幾何形狀的組件的既定方法。然而,研究人員指出,經(jīng)常在許多專業(yè)應(yīng)用中逐層構(gòu)造零件的3D打印不能滿足極其嚴(yán)格的尺寸要求。并且在某些情況下,零件的幾何形狀可能過(guò)于復(fù)雜,無(wú)法通過(guò)常規(guī)金屬3D打印來(lái)生產(chǎn)。

因此,B?hre教授和他的團(tuán)隊(duì)設(shè)定了精煉3D打印金屬零件的目標(biāo),以使它們的尺寸正確到幾千分之一毫米。研究小組是精密加工和精加工領(lǐng)域的專家,他們開發(fā)了新穎的技術(shù),將金屬3D打印與ECM相結(jié)合,這是一種通過(guò)電化學(xué)工藝去除金屬的方法。通過(guò)電化學(xué)去除材料,即使是最復(fù)雜的幾何形狀也可以用最堅(jiān)硬的金屬制成。 B?hre解釋說(shuō):“我們的非破壞性,非接觸式制造技術(shù)使我們能夠高效地加工具有復(fù)雜幾何形狀的零件,即使是由高強(qiáng)度材料制成的零件?!?/span>


     DirkB?hre教授(右)與研究員Shiqi Fang(左)和他的研究小組的技術(shù)助理Stefan Wilhelm(中)

 通過(guò)電化學(xué)加工對(duì)3D打印金屬進(jìn)行后處理

B?hre教授的工藝是將3D打印的金屬零件浸入流動(dòng)的電解液中,然后將其電化學(xué)加工成所需的幾何形狀,公差可達(dá)千分之幾毫米。據(jù)中國(guó)3D打印網(wǎng)了解,這可以在沒有任何機(jī)械接觸的情況下完成,并且不會(huì)對(duì)工件施加任何機(jī)械應(yīng)力。為此,工程師僅需要電源即可。高電流在工具(陰極)和導(dǎo)電工件(陽(yáng)極)之間流動(dòng),在這種情況下,導(dǎo)電工件為3D打印金屬部件。然后將金屬零件浸入導(dǎo)電流體(電解質(zhì))中;電化學(xué)加工過(guò)程會(huì)導(dǎo)致從工件表面去除微小的金屬顆粒。

工件表面上的金屬原子以帶正電的金屬離子的形式進(jìn)入溶液,使工件可以非常精確地獲得所需的幾何形狀。 通過(guò)調(diào)節(jié)電流脈沖的持續(xù)時(shí)間和工具的振動(dòng),我們可以非常均勻地去除表面材料,從而留下特別光滑的表面并實(shí)現(xiàn)高尺寸精度,。

研究人員嚴(yán)格檢查了所使用的不同金屬以及所涉及的各個(gè)工藝步驟,以便對(duì)這種方法有透徹的了解?!巴ㄟ^(guò)認(rèn)真檢查工藝技術(shù)和材料性能,我們可以改進(jìn)和優(yōu)化電化學(xué)方法,從而以更高的精度獲得甚至更光滑的表面或更復(fù)雜的幾何形狀,”B?hre教授解釋說(shuō)。 該團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn),其中他們首先3D打印金屬零件,然后確定如何優(yōu)化后續(xù)的電化學(xué)加工階段以產(chǎn)生所需的結(jié)果。 “我們?cè)敿?xì)研究了不同的材料和工藝參數(shù)如何相互作用,然后確定如何配置整個(gè)生產(chǎn)工藝。”

魔猴網(wǎng)點(diǎn)評(píng):縱觀全球金屬3D打印市場(chǎng), 已經(jīng)有很多公司采取了各種步驟來(lái)推進(jìn)不同公司通過(guò)增材制造生產(chǎn)的金屬零件的后處理。在2019年,總部位于佛蒙特州的金屬增材制造公司A3DM Technologies與西班牙先進(jìn)技術(shù)公司GPA Innova宣布了一項(xiàng)合作關(guān)系,以開發(fā)GPA Innova的“ DryLyte”干法電拋光工藝的優(yōu)化工藝參數(shù),該工藝用于粉末基增材制造中的金屬合金。

此外,位于考文垂的英國(guó)制造技術(shù)中心(MTC)于2018年7月公布了其FlexiFinish項(xiàng)目的結(jié)果。該項(xiàng)目旨在通過(guò)提供自己的自動(dòng)化添加劑來(lái)解決通過(guò)增材制造生產(chǎn)的金屬零件表面質(zhì)量差的問(wèn)題。制造金屬零件的后處理解決方案。

來(lái)源:中國(guó)3D打印網(wǎng)

   
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