Par rapport au Big Data, à la réalité virtuelle et à l'intelligence artificielle, l'impression 3D n'est pas une nouvelle technologie.Cette technologie existe depuis plus de 30 ans.

Quels sont les avantages de l'impression 3D métallique?En quoi les différentes techniques d'impression 3D des métaux diffèrent - elles dans le domaine des matériaux d'impression et de la métallurgie?Dans ce numéro, 3D Science Valley et Gu Youyou expérimentent la métallurgie et la science du traitement de l'impression métallique D.

Impression métallique

Point de départ et prochaines étapes

L'une des premières techniques d'impression 3D associées à la fabrication d'additifs métalliques a été le frittage laser SLS selec & # 116; IVe, qui a été utilisé pour fritter des poudres plastiques.En 1990, manriquez frayre et bourell ont réalisé l'application de produits métalliques imprimés grâce à la technologie SLS.

Aujourd'hui, lorsque nous parlons de l'impression 3D des métaux, il s'agit généralement de la fusion laser sélective SLM, alors que la technologie SLS est plus utilisée pour les matériaux autres que les métaux frittés.

La technologie SLM est tellement fascinante que nous avons négligé une autre technologie d'impression 3D métallique, la technologie de dépôt d'énergie directe, qui utilise le faisceau d'électrons, le plasma ou le laser pour faire fondre le fil / la poudre, souder les produits métalliques et les sceller en mailles.

En 1984, le Dr Carl Deckard, de l'Université du Texas à Austin, et le Dr Joe beanman, consultant de l'Université, ont appliqué la technologie de frittage sélectif au laser (SLS).La société 3D Systems a acquis la technologie de DTM par acquisition, mais après l'expiration du brevet en 2014, le nouveau fabricant d'imprimantes 3D a été conçu pour différencier SLS, un processus d'impression industriel coûteux.

Le brevet fondateur de SLM selec & # 116; IVe laser fusion est délivré par l’institut de technologie laser de l’institut Fraunhofer en Allemagne et est valable jusqu’en décembre 2016.EOS a lancé le premier appareil SLM commercial en 1995 et a obtenu le droit de brevet de technologie SLS en obtenant une licence de brevet de système 3D.Arcam, une autre société, a obtenu l'accès à la technologie EBM par l'intermédiaire d'adersson & Larsson a obtenu un brevet en 2000 et a lancé le premier appareil commercial d'impression EBM en 2002.

Avec l'expiration complète des brevets d'équipement d'impression 3D d'origine, le contrôle des procédés de travail des métaux, le développement de la technologie des poudres et l'acquisition par ge d'arcam et concept laser, l'impression 3D des métaux a également atteint sa maturité.Selon Greg Morris, responsable de la fabrication d'additifs chez Ge, ge augmentera la vitesse d'impression 3D d'ici deux à trois ans et espère atteindre 100 fois la vitesse actuelle à l'avenir.Avec l'amélioration de la technologie de traitement de l'équipement, la coordination des matériaux et la rationalisation des prix, l'impression 3D des métaux aura certainement une voie plus large dans le domaine de l'industrialisation.Pour le traitement et l'application, pour faire face à cette vague technologique, comprendre le traitement métallurgique des métaux l'impression 3D est devenue un cours obligatoire.

Il est vrai qu'il y a beaucoup de subtilités dans le processus de travail des métaux.La technologie de fusion laser SLM selec - 116; IVE a été prise comme exemple.Dans le processus de fusion laser de la poudre, chaque tache laser produit un pool de micro - fusion, de la poudre fondue à la structure solide refroidie. La taille de la tache et la quantité de chaleur apportée par la puissance déterminent la taille du pool de micro - fusion, affectant ainsi la structure microcristalline de la pièce.En outre, pour faire fondre la poudre, il faut transmettre suffisamment d'énergie laser au matériau pour que la poudre fond dans la zone centrale, formant ainsi une partie entièrement compacte, mais en même temps, la conduction thermique dépasse le périmètre de la tache laser et affecte la poudre environnante.Une poudre semi - fondue apparaît, provoquant des pores.

Du point de vue de l'équipement, afin de réaliser le positionnement et la mise au point du laser, selon l'étude de marché de la vallée de la science 3D, la plupart des systèmes de fusion laser adoptent le galvanomètre à balayage galvanomètre.La technologie la plus récente est un système de mise au point dynamique qui passe par le faisceau laser en amont du galvanomètre.Placer une lentille plus petite au milieu pour ajuster la focale du système optique.

En ce qui concerne l'application, outre les conditions rigides telles que la configuration de l'équipement, les propriétés métallurgiques sont également liées à de nombreuses conditions dans le processus d'impression 3D métallique.Le réglage des paramètres du procédé, la qualité de la poudre et l'état des particules, le contrôle de l'atmosphère inerte pendant le traitement, la stratégie de balayage laser, la taille de la tache laser et le contact avec la poudre, le pool de fusion et le contrôle du refroidissement produisent tous des effets métallurgiques différents.

En général, plus la vitesse d'usinage est rapide, plus la rugosité de surface est élevée, deux variables interdépendantes.En outre, la contrainte résiduelle est un problème commun à la technologie EDM et SLM. La contrainte résiduelle affectera les paramètres mécaniques après usinage.Cependant, selon les études de marché de 3D Science Valley, les contraintes résiduelles peuvent également être utilisées pour faciliter la recristallisation et la formation de structures cristallines équiaxes fines basées sur la capacité de contrôle de la métallurgie.

Au cours des cinq dernières années, la microstructure du procédé d'impression des métaux et les propriétés de traitement des nouveaux alliages ont été bien comprises.L'hétérogénéité de la microstructure a également été observée.À cet égard, l'utilisation de travaux de caractérisation (colonne, orientation élevée, porosité, etc.) pour mieux comprendre la métallurgie du traitement a non seulement amélioré la capacité de contrôle du processus d'impression 3D des métaux, mais a également présenté de nouvelles exigences pour la préparation et le post - traitement des matériaux.