中科煜宸推出高通量送粉打印設(shè)備LDM8060-6，助力材料研究

來(lái)源：中科煜宸激光  

據(jù)南極熊了解，南京中科煜宸激光技術(shù)有限公司公開了一款最新研發(fā)的高通量送粉激光打印設(shè)備，并將于2021TCT展會(huì)期間與公眾見面。材料高通量制備技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)制備大量不同組分、不同組織的新型材料，是加速材料研發(fā)與應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，被列為材料基因組計(jì)劃的三大技術(shù)要素之一。南京中科煜宸激光技術(shù)有限公司攜手南昌航空大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)，在激光定向能量沉積技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合高通量材料成分設(shè)計(jì)、智能化多通道送粉控制和合金成分快速檢測(cè)等技術(shù)，開發(fā)出了LDM8060-6型高通量送粉激光打印機(jī)。

該型打印機(jī)的原理是在程序控制下將多路送粉器送出的不同材質(zhì)的粉末材料按照設(shè)計(jì)好的比例均勻混合并送出，激光將混合后的材料熔化成形，從而制備出成分可控的致密金屬材料。因?yàn)榭梢詫?shí)時(shí)調(diào)整粉末比例及制造工藝，該設(shè)備可以快速、高通量地制備具有不同微區(qū)成分、相結(jié)構(gòu)和組織的塊體材料，顯著提高新材料研發(fā)和應(yīng)用的效率。

LDM8060-6設(shè)備配置了2kW光纖激光器和6通道送粉系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為5軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，包括X、Y、Z三個(gè)直線軸和旋轉(zhuǎn)、擺動(dòng)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸。有效加工范圍為800×600×500mm。同時(shí)，還配備了智能在線監(jiān)測(cè)健康管理系統(tǒng)RC-Argus，可保障設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性，打印工件質(zhì)量的可追溯性。為了避免材料在激光熔化過(guò)程中氧化或摻入空氣中的雜質(zhì)，工作空間為充滿氬氣的密封艙，可以獲得極低氧含量、水含量的高純凈工作環(huán)境。

高精度送粉器具有6路粉筒，采用氣載式送粉，帶攪拌、泄壓式粉末混合裝置。可以輸送金屬粉末、陶瓷顆粒粉末等，金屬粉末適用尺度范圍為45-150μm，非金屬粉末14-100μm。所有粉筒可以單獨(dú)或者聯(lián)合控制。送粉控制軟件可實(shí)現(xiàn)粉路聯(lián)動(dòng)選取、配方設(shè)定、配方曲線檢測(cè)等功能。

圖1.  高通量送粉控制界面曲線圖

LDM8060-6高通量送粉激光打印系統(tǒng)的另一個(gè)應(yīng)用是快速制備功能梯度材料，激光打印制備梯度材料適應(yīng)面較廣，既可以制備 FGM(Functionally Gradient Materrials，功能梯度材料) 涂層也可以制備 FGM 體材，其制備速度快、材料利用率高、成分設(shè)計(jì)更加靈活，過(guò)渡更加均勻，而且成形件尺寸精度高、組織致密、晶粒細(xì)化，具有優(yōu)良的使用性能。

圖2.  高通量送粉均勻性EDS能譜元素分布圖

西北工業(yè)大學(xué)和南昌航空大學(xué)合作利用LDM8060-6同軸送粉系統(tǒng)，開展了對(duì)In718(鎳基合金) + Fe313(鐵基)、In718(鎳基合金)和316L(不銹鋼)等梯度材料的成形工藝及組織進(jìn)行了相關(guān)的研究分析，通過(guò)調(diào)整粉末的輸送量和輸送比例已經(jīng)實(shí)現(xiàn)鐵基、鎳基、鈦基、陶瓷等兩種或兩種以上材料成分設(shè)計(jì)及制備，制備出了過(guò)渡區(qū)成分均勻可控、比例連續(xù)變化的梯度材料，其生產(chǎn)周期短、加工速度快、設(shè)計(jì)靈活。

采用該設(shè)備實(shí)現(xiàn)了Inconel718鎳基高溫合金中Co元素的梯度添加，在不同位置獲得了不同Co含量材料，實(shí)現(xiàn)了顯微組織的梯度過(guò)渡。

圖3.Inconel718鎳基高溫合金中Co元素的梯度添加金相圖

采用金屬原位分析系統(tǒng)對(duì)增材樣品成分Ni、Si、Mn、Cr、Mo、W等元素進(jìn)行成分分布分析。

圖4.  高通量增材制造成型樣品測(cè)試范圍

圖5. 高通量增材制造成型樣品元素分布圖

未來(lái)將LDM8060-6高通量送粉激光打印與材料計(jì)算軟件相結(jié)合，可用于金屬及其復(fù)合材料的組分優(yōu)化設(shè)計(jì)、新型多組分合金的快速制備與篩選等，為材料基因計(jì)劃中雙減半的目標(biāo)提供研究條件。