后處理是3D打印過程中的最后一個(gè)階段,也是至關(guān)重要的環(huán)節(jié),決定了最終產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。
近年來,隨著后處理自動(dòng)化技術(shù)的顯著進(jìn)展,金屬3D打印所需的勞動(dòng)力和時(shí)間成本大幅減少,同時(shí)生產(chǎn)效率和部件質(zhì)量的一致性也顯著提高,使3D打印更具競爭力,逐步成為滿足各行業(yè)對高質(zhì)量、低成本和高效率需求的主流制造方法。
這些自動(dòng)化步驟包括粉末去除、支撐拆除、熱處理、檢驗(yàn)與測試等環(huán)節(jié)。今天,跟隨資源庫,一起來看看最具代表性的金屬3D打印后處理公司及其產(chǎn)品。
Solukon | 德國,自動(dòng)除粉
對于激光粉末床熔融(LPBF)和其他使用粉末作為原料的金屬3D打印技術(shù)而言,粉末去除或除粉是后處理的關(guān)鍵階段。在零件制造完成后,必須去除多余的粉末,以便清潔零件、消除安全風(fēng)險(xiǎn),并收集粉末以供重復(fù)使用。
德國的Solukon Maschinenbau GmbH是粉末去除解決方案領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者,專門從事自動(dòng)除粉。Solukon的合作伙伴包括EOS、AMCM和SLM Solutions等頭部制造商,洛克希德馬丁、西門子和ArianeGroup等公司以及NASA等機(jī)構(gòu)。
Solukon系統(tǒng)可以在安全可控的惰性條件下處理鈦和鋁等反應(yīng)性材料,處理銅粉末也不是問題。Solukon最著名的系統(tǒng)是SFM-AT系列,它提供自動(dòng)兩軸旋轉(zhuǎn)、粉末鎖定、可控頻率振動(dòng)、使用壓縮空氣或惰性氣體手動(dòng)除粉的手套口以及手動(dòng)操縱桿控制等功能。
Rivelin Robotics | 英國,去除支撐
在金屬3D打印過程中,為了確保零件的穩(wěn)定性,通常會(huì)添加支撐結(jié)構(gòu)。后處理階段則需要去除這些支撐,以獲得最終的零件形狀。支撐拆除是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性且勞動(dòng)密集的工作,尤其是在零件易損的薄壁部分。這通常涉及使用帶鋸從構(gòu)建區(qū)域切割零件,然后使用較小的手動(dòng)工具從零件表面拆除支撐。 英國的Rivelin Robotics是一家開發(fā)該領(lǐng)域技術(shù)的初創(chuàng)公司。該公司開發(fā)了NetShape 機(jī)器人解決方案,能夠移除支撐并以自動(dòng)化方式處理零件的表面光潔度。這將幫助企業(yè)將運(yùn)營成本降低10倍,并可將零件缺陷減少高達(dá)90%,同時(shí)消除人為風(fēng)險(xiǎn)和可變性。 Rivelin已經(jīng)推出了多個(gè)金屬增材制造后處理單元,包括NS0、NS1和NS2。包括GKN Aerospace和英國國防部在內(nèi)的用戶都在使用Rivelin的NetShape Robot機(jī)器人。
Elnik Systems | 美國,脫脂和燒結(jié)
某些金屬增材制造工藝,如金屬粘合劑噴射(MBJ),傾向于后處理階段進(jìn)行脫脂處理,以去除多余的粘結(jié)劑。脫脂后,在略低于金屬熔點(diǎn)的溫度下在爐中進(jìn)行燒結(jié),以熔合金屬顆粒并產(chǎn)生致密的金屬部件。 Elnik Systems是一家來自新澤西州的制造公司,專門生產(chǎn)用于脫脂和燒結(jié)金屬粉末部件的設(shè)備。該熔爐技術(shù)用于利用注塑或3D打印技術(shù)形成部件的金屬部件制造行業(yè)。一旦部件成型,Elnik的熔爐技術(shù)旨在去除聚合物粘合劑材料并將金屬粉末熔合在一起,以實(shí)現(xiàn)高密度、近凈形或凈形部件。 2023年,Elnik與HP合作,為HP的Metal Jet金屬增材制造系統(tǒng)提供燒結(jié)解決方案。據(jù)相關(guān)人士透露,目前蘋果手表的部分部件正在采用該工藝進(jìn)行批量制作。
AM-Flow | 荷蘭,零件識別和分類
大規(guī)模生產(chǎn)級金屬3D打印需要后處理步驟來識別和分類成品部件,類似于傳統(tǒng)裝配線制造流程。最有效的識別和分類系統(tǒng)使用機(jī)器視覺來自動(dòng)執(zhí)行。工業(yè)4.0零件識別和分類系統(tǒng)通常包括光學(xué)識別機(jī)器、傳送帶系統(tǒng)、包裝機(jī)、質(zhì)量檢測系統(tǒng)和拾放機(jī)器人等組件。
增材制造零件分揀領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)是荷蘭的AM-Flow公司,其用戶包括巴斯夫Sculpteo和汽車巨頭寶馬等公司。據(jù)報(bào)道,寶馬在安裝AM-Flow解決方案后,將增材制造零件分揀所需的時(shí)間縮短了一半。
硬件上通過AM-VISION(零件識別)與AM-SORT(輸送機(jī))、AM-PICK(夾具)的結(jié)合形成一個(gè)完整的3D打印分揀站,軟件上使用AM-Logics無縫集成的控制臺(tái),加上分析和設(shè)計(jì)工具包AM-Expert。最終,系統(tǒng)打包封裝使用AM-ID進(jìn)行3D打印部件的OCR掃描識別,并通過AM-BAGGING自動(dòng)打標(biāo)簽和密封包裝袋。
Theta Technologies | 英國,測量與檢測
為了確保最終零件的質(zhì)量,需要進(jìn)行尺寸檢測、X射線檢查等一系列質(zhì)量控制程序。尺寸和公差可以使用坐標(biāo)測量機(jī)(CMM)等標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備,而內(nèi)部測試需要其他技術(shù)。3D打印的金屬零件通常具有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu),如空心部分和通道,因此客戶對測量和檢查的要求更高。
英國的Theta Technologies是增材制造部件無損檢測方面的專家。Theta的檢測設(shè)備RD1-TT利用非線性共振技術(shù),通過聲波檢測增材制造部件的內(nèi)部缺陷,快速提供金屬部件的通過/失敗測試結(jié)果。它已成功用于驗(yàn)證金屬增材制造閥門以及渦輪葉片等非增材制造部件。
Theta Technologies的非線性共振技術(shù)源自非線性聲學(xué),使用不同振幅信號激發(fā)部件共振,結(jié)合復(fù)雜的軟件算法分析響應(yīng)中的差異,并將這些差異作為數(shù)據(jù)度量呈現(xiàn)。有了RD1-TT,用戶可以實(shí)現(xiàn)快速內(nèi)部驗(yàn)證AM零件,而無需投資昂貴的X射線CT設(shè)備或?qū)⒉考l(fā)給第三方進(jìn)行驗(yàn)證。
Quintus Technologies | 瑞典,熱處理
金屬3D打印的零件通常需要進(jìn)行熱處理,以消除內(nèi)部應(yīng)力并改善材料性能。使用激光粉末床熔融(LPBF)等技術(shù)制造的部件往往需要進(jìn)行熱處理,這樣可以減少部件孔隙率、消除缺陷和內(nèi)部應(yīng)力并提高強(qiáng)度。常見的熱處理方法包括固溶處理、應(yīng)力消除和熱等靜壓(HIP)。
瑞典的Quintus Technologies公司專門研究HIP技術(shù),主要用于金屬板制造和金屬增材制造后處理。其后處理設(shè)備適用于航空、核能和醫(yī)療等對金屬質(zhì)量要求極高的行業(yè)。Quintus的HIP解決方案已用于改進(jìn)鈦植入物和汽車零部件,并與SLM Solutions等增材制造領(lǐng)導(dǎo)者合作。 據(jù)了解,目前很多航空航天公司開始使用熱等靜壓(HIP)代替?zhèn)鹘y(tǒng)熱處理,以提高鑄件的疲勞壽命。這種方法常用于鑄造行業(yè),如果零件進(jìn)行了熱等靜壓處理,通常不需要再進(jìn)行其他熱處理。
DLyte | 西班牙,表面處理
金屬3D打印件表面可能存在粗糙、多孔等問題,需要進(jìn)行表面處理以提高其表面質(zhì)量和耐腐蝕性。常見的表面處理方法包括噴砂、拋光、電鍍和化學(xué)處理等工藝。
GPA Innova開發(fā)了擁有專利的DryLyte技術(shù),這是世界上第一臺(tái)用于最常見的工業(yè)金屬和合金的干式電解拋光機(jī)。通過將高精度整流器產(chǎn)生的電流與部件通過固體顆粒的運(yùn)動(dòng)相結(jié)合,以消除粗糙度。
DLyte系列機(jī)器使用離子傳輸和自由固體研磨來拋光金屬3D打印部件,無需使用液體電解質(zhì)。適合材料包括鉻合金、不銹鋼、碳鋼、鎳合金、鋁合金、銅合金、鈦合金等,應(yīng)用于航空航天、汽車、牙科、醫(yī)療保健等行業(yè)。
據(jù)資源庫了解,國內(nèi)除了東莞德為(DYEWIN)以外,很少有專門從事3D打印后處理的公司。相信隨著金屬3D打印的普及,國內(nèi)會(huì)出現(xiàn)更多類似的企業(yè),畢竟后處理作為關(guān)鍵的最后一環(huán),不可或缺。 |
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