荷蘭MX3D公司采用的
電弧增材制造(WAAM)打印出12米長不銹鋼橋梁,,結(jié)構(gòu)自重4.5噸,,承載能力達(dá)20噸,。關(guān)鍵技術(shù)包括:① 多機(jī)器人協(xié)同打印路徑規(guī)劃,;② 實時變形補償算法(預(yù)彎曲0.3%),;③ 在線熱處理消除層間應(yīng)力,。阿聯(lián)酋的“3D打印未來大廈”項目采用鈦合金網(wǎng)格外骨骼,,抗風(fēng)荷載達(dá)250km/h,,材料用量比較傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)減少60%,。但建筑規(guī)范滯后:中國2023年發(fā)布的《增材制造鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》將打印件強度折減系數(shù)定為0.85,推動行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化,。 水霧化法生產(chǎn)的316L不銹鋼粉末成本較低,,但流動性略遜于氣霧化制備的粉末。內(nèi)蒙古模具鋼粉末
等離子球化技術(shù)通過高溫等離子體將不規(guī)則金屬顆粒重新熔融并球形化,,明顯提升粉末流動性和打印質(zhì)量,。例如,鎢粉經(jīng)球化后霍爾流速從45s/50g降至22s/50g,,堆積密度提高至理論值的65%,,適用于電子束熔化(EBM)工藝。該技術(shù)還可處理回收粉末,,去除衛(wèi)星粉和氧化層,,使316L不銹鋼回收粉的氧含量從0.1%降至0.05%。德國H.C. Starck公司開發(fā)的射頻等離子系統(tǒng),,每小時可處理50kg鈦粉,,成本較新粉降低40%。但高能等離子體易導(dǎo)致小粒徑粉末蒸發(fā),,需精細(xì)控制溫度和停留時間,。云南因瓦合金粉末咨詢貴金屬粉末(如銀,、金)在珠寶3D打印中實現(xiàn)微米級精度,能快速成型傳統(tǒng)工藝難以加工的鏤空貴金屬飾品,。
等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化(PREP)通過高速旋轉(zhuǎn)金屬電極(轉(zhuǎn)速20,000 RPM)在等離子弧作用下熔化并甩出液滴,,形成高純度球形粉末。該技術(shù)尤其適用于鈦,、鋯等高活性金屬,,粉末氧含量可控制在500ppm以下,衛(wèi)星粉比例<0.05%,。俄羅斯VSMPO-AVISMA公司采用PREP制備的Ti-6Al-4V粉末,,平均粒徑45μm,用于波音787機(jī)翼鉸鏈部件,,疲勞壽命較傳統(tǒng)氣霧化粉末提升30%,。然而,PREP的產(chǎn)能限制明顯(每小時5-10kg),,且電極制備成本高昂(鈦錠損耗率20%),。較新進(jìn)展中,中國鋼研科技集團(tuán)開發(fā)多電極同步霧化技術(shù),,將產(chǎn)能提升至30kg/h,,但設(shè)備投資超1500萬美元,限為高級國用領(lǐng)域,。
超高速激光熔覆(EHLA)以10-50m/min的掃描速度在基體表面熔覆金屬粉末,,熱輸入降低至常規(guī)熔覆的10%,實現(xiàn)納米晶涂層(晶粒尺寸<100nm),。德國亞琛大學(xué)采用EHLA在柴油發(fā)動機(jī)活塞環(huán)表面熔覆WC-12Co粉末,,硬度達(dá)HRC 65,耐磨性提升8倍,,使用壽命延長至50萬公里,。關(guān)鍵技術(shù)包括:① 同軸送粉精度±0.1mm;② 激光-粉末流耦合控制(能量密度300J/mm2),;③ 閉環(huán)溫控系統(tǒng)(波動±5℃),。中國徐工集團(tuán)應(yīng)用EHLA修復(fù)礦山機(jī)械軋輥,單件修復(fù)成本降低70%,,但涂層結(jié)合強度(>450MPa)需通過HIP后處理保障,,工藝鏈復(fù)雜度增加,。鋁合金AlSi10Mg粉末因其輕量化特性和優(yōu)異熱傳導(dǎo)性能,,成為汽車輕量化部件和散熱器的理想打印材料。
金屬粉末的球形度直接影響鋪粉均勻性和打印質(zhì)量,。球形顆粒(球形度>95%)流動性更佳,,可通過霍爾流量計測試(如鈦粉流速≤25s/50g),。非球形粉末易在鋪粉過程中形成空隙,導(dǎo)致層間結(jié)合力下降,,零件抗拉強度降低10%-30%,。此外,衛(wèi)星粉(小顆粒附著在大顆粒表面)需通過等離子球化處理去除,,否則會阻礙激光能量吸收,。以鋁合金AlSi10Mg為例,球形粉末的堆積密度可達(dá)理論值的60%,,而不規(guī)則粉末40%,,明顯影響終致密度(需>99.5%才能滿足航空標(biāo)準(zhǔn))。因此,,粉末形態(tài)是材料認(rèn)證的主要指標(biāo)之一,。等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化(PREP)技術(shù)可制備高純度、低氧含量的鈦合金球形粉末,。金華冶金粉末合作
高溫合金粉末在航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片3D打印中展現(xiàn)出優(yōu)異的耐高溫蠕變性能,。內(nèi)蒙古模具鋼粉末
鈦合金是3D打印領(lǐng)域廣闊使用的金屬粉末之一,因其高的強度重量比,、耐腐蝕性和生物相容性而備受青睞,。通過選擇性激光熔化(SLM)技術(shù),鈦合金粉末被逐層熔融成型,,可制造復(fù)雜航空部件如渦輪葉片,、發(fā)動機(jī)支架等。其致密度可達(dá)99.5%以上,,力學(xué)性能接近鍛造材料,。近年來,科研團(tuán)隊通過優(yōu)化粉末粒徑(15-45μm)和工藝參數(shù)(激光功率,、掃描速度),,進(jìn)一步提升了零件的抗疲勞性能。此外,,鈦合金在醫(yī)療植入物(如人工關(guān)節(jié))領(lǐng)域的應(yīng)用也推動了低氧含量(<0.1%)粉末的開發(fā),。內(nèi)蒙古模具鋼粉末