SLM Solutions永久過濾模塊PFM加速選區(qū)激光熔化技術(shù)的工業(yè)化進(jìn)程

來源：斯棱曼激光科技

除了更大的成形尺寸,、更快的成形效率、更高的成形精度,，在選區(qū)激光熔化技術(shù)的工業(yè)化進(jìn)程中，過濾系統(tǒng)的持久性及穩(wěn)定性同樣決定了批量化生產(chǎn)的加工速率及成形質(zhì)量。

為滿足批量化生產(chǎn)中各行業(yè)對于零件質(zhì)量及穩(wěn)定性的嚴(yán)苛要求,，配置齊全且性能優(yōu)異的過濾系統(tǒng)的必不可少的。在成形的過程中,，激光熔化粉末床時(shí)產(chǎn)生的煙塵以及飛濺將由惰性氣體風(fēng)場帶出成形艙,，經(jīng)由濾芯進(jìn)行收集和過濾，實(shí)現(xiàn)廢棄物的收集以及惰性氣體的再循環(huán),。對于單次打印任務(wù)而言,，一次性濾芯足以滿足過濾要求。但隨著工業(yè)化進(jìn)程的開展,，打印時(shí)間的增加以及重復(fù)打印任務(wù)的增多,，當(dāng)濾芯因容積變小致使內(nèi)部壓力上升時(shí)，便需要停機(jī)對濾芯進(jìn)行更換和處理,，而這顯然無法滿足批量化增材制造的需求,。

△從右到左：SLM®500生產(chǎn)型設(shè)備-PFM永久過濾模塊-PSV閉環(huán)粉末供應(yīng)系統(tǒng)-PRS拆件站

作為選區(qū)激光熔化技術(shù)的先驅(qū)者,，SLM Solutions一直致力于適合批量化生產(chǎn)的金屬增材制造設(shè)備及相關(guān)技術(shù)的開發(fā)。為避免更換濾芯,，確保長期穩(wěn)定的過濾效果及打印質(zhì)量,，SLM Solutions推出了多功能的PFM永久過濾模塊。風(fēng)場帶出的煙塵和飛濺被集中到燒結(jié)式過濾器,，隨后將觸發(fā)傳感器,，加入阻聚涂層顆粒進(jìn)行覆蓋，使所收集的粉塵鈍化并進(jìn)行干燥處理,。在批量化生產(chǎn)中,，PFM將重復(fù)此步驟直至收集桶填滿，在最后一層阻聚涂層顆粒填充完畢后,，收集桶將從惰性環(huán)境中移出,。

SLM Solutions為燒結(jié)式過濾器開發(fā)了一個(gè)特殊的蓋子，并為該設(shè)計(jì)申請了專利,，用于控制氧氣的暴露速率,，以保證粉塵在48小時(shí)內(nèi)被鈍化。通過阻聚涂層顆粒和可控制氣體環(huán)境的燒結(jié)式過濾蓋,，充分保障了PFM以及廢棄物處理的安全性,。

△PFM永久過濾模塊

△PFM工藝示意圖

過濾過程可以與成形過程同步進(jìn)行，且不會影響設(shè)備的打印過程,。若在打印任務(wù)開始前收集桶容量已不足25%,，打印任務(wù)將無法啟動。若在收集桶在成形過程中填滿,，收集桶將會自動關(guān)閉,，由漏斗作為內(nèi)部容器繼續(xù)收集廢棄物，內(nèi)部漏斗擁有足夠大的容量能夠確保該打印任務(wù)可以不間斷地完成,。而在此過程中使用者也可以隨時(shí)對收集桶進(jìn)行更換,，以便后續(xù)打印任務(wù)的順利進(jìn)行。

PFM具備自清潔功能,，當(dāng)設(shè)備需要更換打印材料時(shí),，僅需要更換收集桶，過濾器無需更換,，使用氣體清潔即可使用,。

阻聚涂層的選擇：

SLM Solutions所使用的阻聚涂層顆粒具有阻斷和消除的功能。阻斷功能可避免高密度自燃廢棄物的形成和團(tuán)聚,，同時(shí)可以防止快速氧暴露,。消除功能則是在發(fā)生反應(yīng)后，阻聚涂層顆粒熔化并包覆廢棄物使其失去活性并停止反應(yīng),，同時(shí),，這一過程還可以迅速分散局部溫度,，防止反應(yīng)的進(jìn)一步發(fā)生。通常,，在同類型的阻聚材料中碳酸鈣使用較多,，但在實(shí)際使用中碳酸鈣可能會引起其他反應(yīng)，相比之下,，SLM Solutions所使用的阻聚涂層顆粒則會更加安全可靠,。

氧化過程的控制：

SLM Solutions通過控制暴露的氣體環(huán)境可實(shí)現(xiàn)廢棄粉塵的完全鈍化，整個(gè)處理工藝中所使用的材料以及所得到的廢棄物均為干物質(zhì),，經(jīng)由收集桶集中收集,，可大幅簡化后續(xù)的廢棄物處理程序。若是將廢棄粉塵埋在碳酸鈣中,，很難確保粉塵顆粒能夠完全鈍化,，仍然具有發(fā)生爆炸的可能性及危險(xiǎn)性。

△收集桶內(nèi)廢棄物處理示意圖

△可移交干物質(zhì)處理的廢棄物收集桶

PFM永久過濾模塊的優(yōu)勢：

(1)PFM具有自清潔功能,，裝滿或堵塞后無需更換或維護(hù)濾盒,，不會影響打印過程，有效減少了設(shè)備的停機(jī)時(shí)間,。在理論情況下,，PFM無壽命期限限制，僅需定期進(jìn)行維護(hù),、重新注入阻聚涂層顆粒并清除廢料,，即可保證10年以上的使用壽命。

(2)通過燒結(jié)式過濾器提高過濾性能及工藝穩(wěn)定性,，使得系統(tǒng)內(nèi)的氣體流量更加穩(wěn)定,，不會出現(xiàn)因過濾器堵塞而產(chǎn)生逆向壓力。其運(yùn)作過程中噪音更小,，同時(shí)減輕了氣泵的工作量,，從整體上提高了設(shè)備的運(yùn)行性能。

(3)減低消耗成本,，消除濾芯成本,。阻聚涂層顆粒的售價(jià)為40歐元/12公斤,，單個(gè)收集桶僅需使用5kg阻聚涂層顆粒,，從批量化生產(chǎn)的長期使用需求來看，使用PFM將更為經(jīng)濟(jì),。

(4)采用全自動PLC控制與監(jiān)控,。

(5)采用閉環(huán)設(shè)計(jì)，保證全密封環(huán)境,，大大降低了粉塵顆粒發(fā)生反應(yīng)的可能性,。