用微波爐3D打印金屬零件？Virtual Foundry 推出金屬微波燒結(jié)新方法

2022年10月26日，南極熊獲悉，金屬絲材制造商The Virtual Foundry推出了一種基于脫膠和燒結(jié)制備零件的新方法：基于熔融絲材沉積(FFF)原理3D 打印合金。

虛擬鑄造廠（The Virtual Foundry）的金屬微波燒結(jié)技術(shù)仍處于發(fā)展階段，它涉及使用商業(yè)微波而不是窯或爐來反復(fù)加熱坩堝內(nèi)的打印件。雖然到目前為止該公司只在自己的6061鋁絲上進(jìn)行了測試，但人們認(rèn)為該工藝很快就能為制造商提供更快、更低成本的金屬零件排膠和燒結(jié)手段。

虛擬鑄造廠的首席執(zhí)行官Bradley Woods說："從一開始，我們就在追求金屬3D打印的大眾化。用于金屬3D打印的微波燒結(jié)工藝的出現(xiàn)是這一運動勢頭的巨大轉(zhuǎn)變。"

△金屬微波燒結(jié)技術(shù)

金屬3D打印的大眾化

The Virtual Foundry成立的宗旨是為了使金屬3D打印更加平民化，它是首批在熔融絲制造（FFF）領(lǐng)域引入3D打印合金絲材的公司之一。這些材料中的每一種都可以使用FFF系統(tǒng)打印成合金生坯部件，然后可以利用窯爐進(jìn)行后期加工，成為完全致密的金屬物體。

The Virtual Foundry的絲材系列包括從銅和鐵到不銹鋼316L和Inconel 718材料，所有這些都可以在高密度下燒結(jié)。同時，該公司還推出了金屬3D打印機和三種Virtual Foundry燒結(jié)爐，其絲材產(chǎn)品也可用于大多數(shù)排膠和燒結(jié)設(shè)備。

在實踐中，該公司與美國國家航空航天局（NASA）、三菱公司和美國能源部等機構(gòu)合作，推動其技術(shù)的應(yīng)用，這些技術(shù)在汽車、航空航天、軍事和教育領(lǐng)域不斷得到推廣。

The Virtual Foundry公司還在持續(xù)擴大其材料組合，在今年早些時候推出了Rapid 3DShield Tungsten，一種基于鎢的輻射屏蔽燈絲。同樣，The Virtual Foundry最近推出了FFF金屬3D打印測試套件，它能滿足金屬3D打印客戶在燒結(jié)和運輸工序前的一切需求。

△一個金屬微波燒結(jié)的測試樣品。圖片來自Highball。

金屬微波燒結(jié)技術(shù)

對于使用粘合劑噴射3D打印機的用戶，他們清楚的了解到用粘合劑加固的部件在進(jìn)入終端使用之前必須經(jīng)過脫膠和燒結(jié)過程。目前，這一過程往往涉及到將打印件埋入耐火坩堝中，然后將其置于爐子或窯中加熱，直到粘合劑被燒掉。

盡管傳統(tǒng)的工作流程使金屬3D打印部件的后期處理具有高度的可重復(fù)性，但The Virtual Foundry現(xiàn)在已經(jīng)開始開發(fā)一種新的、更容易實現(xiàn)的方法。該公司的技術(shù)不是依靠窯爐，而是將裝在裝有加熱元件的坩堝中的零件插入微波爐中。

這些 "微波爐 "由標(biāo)準(zhǔn)耐火材料制成，內(nèi)襯碳化硅，其設(shè)計類似于熱口袋周圍的紙板套。一旦用戶校準(zhǔn)了他們的微波爐，使他們了解它能達(dá)到的溫度，The Virtual Foundry說他們可以用它來加熱他們的坩堝，其碳化硅含量將有效地將熱能集中在里面的零件上。

雖然該公司一直公開表示這項技術(shù)仍處于實驗階段，但它已經(jīng)展現(xiàn)出了令人驚喜的初步測試結(jié)果。到目前為止，工程師Highball已經(jīng)設(shè)法以600W的微波為基準(zhǔn)，使用該技術(shù)對鋁制零件進(jìn)行后處理，并取得了不同程度的成功。但Highball也表示這項技術(shù)中仍有一些 "嚴(yán)重的熱點 "需要解決，可能是由于他的集熱器的大小，但該技術(shù)似乎正在取得進(jìn)展。

Highball對鋁的成功加工案例非常重要，因為這種合金在傳統(tǒng)上需要使用燒結(jié)碳或在燒結(jié)過程中輸入某些氣體進(jìn)行保護(hù)，因為它會與氧氣有反應(yīng)。Highball說，隨著進(jìn)一步的研發(fā)，微波燒結(jié)可用于加工其他具有挑戰(zhàn)性的反應(yīng)性合金，如鈦，而不需要考慮氧化作用。

△Ultimaker金屬擴展套件。圖片來自Ultimaker。

將金屬材料應(yīng)用到FFF 3D打印系統(tǒng)中

雖然The Virtual Foundry仍然是FFF 3D打印的創(chuàng)新者，但它并不是在這一領(lǐng)域運作的唯一公司。Ultimaker的金屬擴展套件于2022年6月推出，旨在為UltimakerS5用戶提供軟件、功能和知識，以最大限度地提高工藝效率，消除工作流程中的任何瓶頸。

像Fuselab這樣的金屬FFF 3D打印新秀也已經(jīng)進(jìn)入市場，該公司在2021年底推出了FL300M 3D打印機。該設(shè)備具有專利的旋轉(zhuǎn)擠壓機，據(jù)說通過增加長絲和噴嘴驅(qū)動系統(tǒng)之間的接觸點，將長絲失效和擠壓不足的風(fēng)險降到最低。

△FuseLabFL300M 3D 打印機。照片來自 FuseLab。

去年，巴斯夫的 Ultrafuse 材料也獲得了MakerBot和XYZprinting系統(tǒng)的認(rèn)證。此舉意味著METHOD和PartPro300 xT用戶能夠分別加工Ultrafuse 316L不銹鋼和PET/PAHT CF15。

△使用Ultrafuse 316L 燈絲 3D 打印的金屬部件。照片來自 Sculpteo。