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高品质金属增材赋能传统制造 尚材三维:让3D打印“打得起”

2021-1-8 11:28| 发布者: aiyu| 查看: 713| 评论: 0|来自: 浙江新闻客户端

摘要: 3D打印不是稀罕事,但投入实际生产应用的历史却并不长久。航空航天领域是3D打印的前沿试验场。十几年前,美国GE公司开始用3D打印技术制造发动机燃油喷嘴,经过反复试验最终取得了成功。一个小小核桃般的部件,牵动了一场全球制造业的革命。如今,汽车、能源、医疗等行业都在积极推动3D打印技术的应用。场景有了,原材料却是个问题 ...

3D打印不是稀罕事,但投入实际生产应用的历史却并不长久。

航空航天领域是3D打印的前沿试验场。十几年前,美国GE公司开始用3D打印技术制造发动机燃油喷嘴,经过反复试验最终取得了成功。一个小小核桃般的部件,牵动了一场全球制造业的革命。如今,汽车、能源、医疗等行业都在积极推动3D打印技术的应用。

场景有了,原材料却是个问题。瞄准钛合金粉末这种具有强韧机械性能的制造增材,位于杭州湾新区的宁波尚材三维科技有限公司通过自主设备研发和成套工艺优化,抢先占领了市场。

钻研技术,“控制”神奇金属

在金属大家族里,钛是比较奇特的一种:密度低,强度却很高;储量比铜还大,价格却又很贵;加工难度大,性质却又很活泼,接触空气很容易氧化形成致密氧化膜,影响后续加工。

种种原因导致钛金属的材料利用率一直比较低,大概也就只有5%-8%。这意味着你要得到十公斤合格的可直接利用的钛金属零件 ,可能需要消耗几百公斤原材料。实在是太贵了。

相对来说,用增材的方式,将钛材先加工成球形钛粉,是比较经济的办法。你可能会问,钛粉加工难道不怕氧化吗?

“整个过程都在真空环境下进行,设备下面有个收集的容器。筛分、保存、运输,全流程都隔绝了空气,所以不用担心氧化。包括后续作为增材进行3d打印的时候,腔体也有氩气保护。”尚材三维营销负责人蒲锋介绍。

将棒材融化形成液流,再借助从高速喷嘴喷出的氩气将其吹散,最终“吹”成微米级的小球。看似简单的雾化制粉流程,实现起来却殊为不易。

“核心就是控制。”蒲锋介绍,首先液流要足够细,才能起到吹散的效果,但是又不可断流。其次,喷出的高速气流也要控制,角度、速度,都很有讲究。一旦控制不到位,出来的粉末质量就很可能不过关,影响良率。“出来的粉末直径一般在0-150微米之间,但真正适合3D打印的也就是15-53微米之间,这个就是良率。加工技术决定良率,也决定了成本。”蒲锋说。

据介绍,尚材三维有一支从事高性能球形粉末产品研发、生产的技术团队,技术带头人在该领域多次主持国家级项目研究,蒲锋则在国内多家大型企业以及纳米科技公司从事管理工作。落地杭州湾新区以来,尚材三维从装备国产化入手,并通过工艺优化使产品良率显著领先于行业平均水平,从而降低了客户的采购成本,实现公司一直追求的目标:为客户创造价值。

修炼内功,静待“风口”到来

看似不起眼的金属粉末增材,市场前景却相当广阔。有人估算过,但是钛粉这个细分市场,目前全世界就大概有上百亿元的规模,并且每年还以60%的速度增长着。

在蒲锋看来,目前正是金属3D打印爆发式增长的前夜。“这两年,我听过国内已有几家龙头企业购买了上百台打印设备,要知道金属3D打印设备较便宜的一台也要100多万,足见大家对这个行业的信心。整个十四五期间,我国可能会有超过200亿元的增材制造业务总量。”

具体来看,除了目前已经批量应用的航空航天领域以外,未来走在潮流前沿的体育用品会是金属3D打印技术应用的热门领域。“高尔夫球头、自行车飞盘、标枪的枪头、登山挂钩等,这些看似很小,却对材质性能要求极高的细分市场产品,3D打印技术会非常受欢迎。相比传统机加工,3D打印速度更快,成本也更低。”蒲锋表示。

不单单是3D打印这样的增材制造,高品质金属球形粉末在粉末冶金、注射成型、激光修复、冷热喷涂等行业,也有广阔应用。此外,半导体行业不可或缺的高纯溅射靶材,也需要高品质金属粉末作为原材料。

“溅射靶材对粉末原材料的纯度要求动辄就是5个9(99.999%),我们很有信心。”蒲锋说。


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