技術(shù)干貨│高質(zhì)量的金屬3D打印件如何保障,？

來源：華曙高科

金屬3D打印過程復(fù)雜（如圖1所示）,，影響最終打印質(zhì)量的因素眾多,，需要從原材料、工藝,、設(shè)備三方面綜合管控,，才能得到高質(zhì)量的金屬3D打印件。每一批次原材料需要合乎規(guī)范要求,，工藝需要經(jīng)長期檢驗確保其高度穩(wěn)定可靠，設(shè)備（含軟件）需要整體綜合設(shè)計保證其可靠性，若任何一個要素沒有考慮到位,，則都有可能導致最終的工件打印失敗或質(zhì)量檢驗不合格,。

圖1 典型金屬3D打印過程（圖片來源于華曙高科）

圖2 原材料-工藝-設(shè)備相互影響關(guān)系（圖片來源于華曙高科）

一、材料端
金屬粉末材料對金屬3D打印成型質(zhì)量至關(guān)重要,，對于金屬粉末有嚴格技術(shù)要求,，華曙金屬粉末來源于卓越品質(zhì)供應(yīng)商，同時建立有金屬粉末質(zhì)量控制企業(yè)標準,，雙管齊下,，保證粉末質(zhì)量。一般情況下,，粉末需要檢測的指標有：

1.1.化學成分
各元素含量需滿足相關(guān)國家標準,，對于使用的每一批次粉末，至少抽取一罐檢驗,，一般金屬元素采用等離子體原子發(fā)射光譜儀檢測,，O 、N,、 H元素采用氧氮氫分析儀檢測,，C元素采用碳硫分析儀檢測。若任意元素檢測結(jié)果不在合格范圍,，則判定該批次粉末不合格,。

圖3 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（華曙自有）

1.2.粒徑分布
適用于金屬3D打印粉末需要滿足一定的粒徑分布，根據(jù)工藝特點需要控制D10,，D50,，D90，對于每一批次粉末均需采用激光粒度分析儀檢測粒徑分布,，（檢測標準：GB/T 19077.1粒度分析激光衍射法第1部分：通則）,；若任意參數(shù)檢測結(jié)果不在合格范圍，判定該批次粉末不合格,。

圖4 激光粒度儀（華曙自有）

圖5 粒徑分布圖（示意圖,，來源于華曙高科）

1.3.流動性
金屬3D打印對粉末流動性有確切要求，粉末流動性較差時主要影響鋪粉質(zhì)量,，從而影響打印質(zhì)量,。對于每批次粉末至少抽取一罐檢驗，采用霍爾流速計進行檢測,，檢測標準：GB/T 1482 金屬粉末流動性的測定標準漏斗法（霍爾流速計）,。若檢測結(jié)果不在合格范圍，則判定該批次粉末不合格,。

圖5 霍爾流速計（華曙自有）

1.4.其他重要指標

粉末形貌,，球形度,，空心粉率，粉末濕度,，松裝/振實密度,，休止角等均需進行相應(yīng)的檢驗。

圖6 金屬粉末（17-4PH）SEM形貌

二,、工藝端
金屬3D打印工藝參數(shù)較多,，大致可分為實體填充參數(shù)、輪廓參數(shù),、支撐參數(shù)等,。華曙擁有超40人的應(yīng)用研發(fā)團隊，以及超過25年3D打印行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗的Philip Cornner等高級海外顧問,。該團隊專門從事材料工藝參數(shù)開發(fā)及樣件打印工藝設(shè)計工作,，為客戶尋找最佳的應(yīng)用方向，是客戶邁入增材制造世界不可或缺的得力助手,。截止到目前,，該團隊已發(fā)布14種以上材料工藝參數(shù)包并協(xié)助客戶實現(xiàn)超100個成功應(yīng)用案例。

為了確保工藝參數(shù)穩(wěn)定可靠,，實行專題化研究,，具體的工藝開發(fā)路線如下圖7所示，經(jīng)重復(fù)打印驗證（如義齒數(shù)十萬次）,，確保工藝參數(shù)的高度可靠性,。

圖7 工藝開發(fā)調(diào)試流程圖（圖片來源于華曙高科）

功率Laser power（p）、速度Scanning speed（v）,，掃描線間距hatching distance（h）,，層厚layer thickness（t）是影響金屬3D打印效率和性能的關(guān)鍵要素，如圖8所示,。通常工藝調(diào)試圍繞這四個工藝參數(shù)展開,，體積功率密度計算公式如式1-1。

圖8 工藝參數(shù)圖解（圖片來源于華曙高科）

式1-1

打印的基本測試樣件（如圖9）根據(jù)對應(yīng)的標準進行測試,，具體測試標準可以參考表1,，對測試結(jié)果進行匯總和數(shù)據(jù)分析，得出最佳的力學性能所對應(yīng)的參數(shù),。

圖9 工藝調(diào)試所打印的測試樣（圖片來源于華曙高科）

表1 檢測項目和參考標準（來源于華曙高科）

三,、設(shè)備端
金屬3D打印對于設(shè)備要求非常嚴格，需要具備高精度的光路系統(tǒng),，兼顧精度與效率的運動機構(gòu)等,。華曙高科設(shè)備研發(fā)團隊擁有雄厚技術(shù)實力，由世界知名科學家許小曙博士領(lǐng)銜,，涵蓋機械,，軟件,，光學，PLC,，熱場,，物理技術(shù)，電子技術(shù)等方向,，團隊中擁有多名超過10年以上設(shè)計經(jīng)驗的資深工程師。許小曙博士是享譽世界的粉末床增材制造技術(shù)的著名人物和企業(yè)家,、福布斯雜志封面人物,，擁有超過 20 年的增材制造經(jīng)驗，獲得過“世界 100 位應(yīng)用科學領(lǐng)域突出貢獻獎”,、“最佳人工智能獎”等世界級獎項,，曾在全球多家增材制造企業(yè)領(lǐng)銜關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，與此同時,，華曙設(shè)備關(guān)鍵元器件均源于世界頂級供應(yīng)商,。

華曙高科金屬3D打印系統(tǒng)亮點優(yōu)勢有——動態(tài)光學系統(tǒng)
相比F-Ɵ鏡，動態(tài)聚焦可實現(xiàn)對光斑的靈活控制,，從而可以實現(xiàn)提高打印效率的同時又保證打印質(zhì)量,，還可以顯著改善打印部件的表面精度。

圖10 動態(tài)聚集技術(shù)圖解（圖片來源于華曙高科）

圖11 光束質(zhì)量分析測試（圖片來源于華曙高科）

軟件系統(tǒng)
華曙高科自主研發(fā)的增材制造一體化開源軟件操作系統(tǒng),，集合制造與故障診斷溫場控制,、遠程監(jiān)測、數(shù)據(jù)反饋與集成控制等功能于一體,，是將增材制造多個模塊功能集成一體的系統(tǒng)控制軟件,，也是具有開源性特征的3D打印軟件系統(tǒng)，突破了歐美增材制造企業(yè)原有封閉式軟件的技術(shù)局限,，成為本領(lǐng)域開放式軟件平臺,。

客戶使用華曙自主研發(fā)軟件就可以進行完整的模型預(yù)處理和設(shè)備控制，不需要投資購買任何第三方軟件,。

Buildstar system
Buildstar軟件用于燒結(jié)工作包的排布,，具備STL 排包( 平移, 旋轉(zhuǎn)等)、尺寸縮放,、待支撐面預(yù)覽,、生成支撐、尺寸補償和校準,、建造和工件參數(shù)設(shè)定,、碰撞檢測、時間和材料估算,、掃描路徑預(yù)覽,、測量等功能,。華曙秉承開源理念，開放燒結(jié)參數(shù)供用戶調(diào)整,，為客戶的材料研發(fā)和應(yīng)用研發(fā)提供有效的解決方案,；

圖12 Bulidstar 界面（圖片來源于華曙高科）

圖13 Buildstar 切片界面（圖片來源于華曙高科）

Makestar system
MakeStar 軟件用于控制設(shè)備所有動作，具備實時圖表監(jiān)控：包含工作腔氧氣含量值的實時曲線圖,、循環(huán)系統(tǒng)壓力實時曲線圖,、活塞加熱器溫度曲線圖（自上而下排列）；信息欄：實時顯示設(shè)備提示,、警告及報警消息,，可清空操作；狀態(tài)欄：記錄設(shè)備當前運行的狀態(tài),，包含工作腔門,、氣路控制、激光,、加熱器,、成型缸活塞、缸體轉(zhuǎn)運,、刮刀,、溢粉缸、缸體提升及基板等相關(guān)信息,。

圖14 Makestar system運動界面（圖片來源于華曙高科）

四,、結(jié) 語
秉承“開源加速 3D 打印產(chǎn)業(yè)化（Open for Industry）”的理念，華曙高科在以上三方面（原材料,，工藝,，設(shè)備）向客戶提供最優(yōu)解決方案，并廣泛應(yīng)用于航空航天,、義齒,、醫(yī)療等領(lǐng)域，大力推動3D打印產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,。

來源：華曙高科

怎么联系你们

嗨瓦斯 發(fā)表于 2019-6-19 16:02
怎么聯(lián)系你們

可以關(guān)注我們的公眾后,，也可以聯(lián)系QQ客服：3125836244,微信客服nanjixiong3