Headmade Materials 開發(fā)冷金屬熔合連續(xù)工藝鏈

2023年10月20日，南極熊獲悉，Headmade Materials正在與Rösler 集團(tuán)旗下品牌 AM Solutions和 Neue Materialien Bayreuth GmbH合作，基于AutoSmooth項(xiàng)目開發(fā)冷金屬熔合連續(xù)工藝鏈。

△Element22 使用 Cold Metal Fusion 技術(shù) 3D 打印鈦零件。更多部件如下所示。

Headmade Materials 是一家粉末冶金材料和工藝開發(fā)商。此外，該公司還是冷金屬熔合技術(shù)（ColdMetalFusion ，簡稱CMF）工藝的先驅(qū)，為工業(yè)用戶搭建了橋梁。AMSolutions 是 3D 打印后處理解決方案的全球領(lǐng)導(dǎo)者，致力于擴(kuò)展和自動化后處理。

ColdMetalFusion 技術(shù)使用戶能夠經(jīng)濟(jì)高效地批量生產(chǎn)高質(zhì)量金屬部件，每年的部件數(shù)量高達(dá) 100,000,000 個。然而，為了充分利用增材系列生產(chǎn)的潛力，仍然需要決定性的進(jìn)一步發(fā)展：打印部件拆包及其后續(xù)表面處理的自動化。

ColdMetalFusion 技術(shù)的工作原理

在 ColdMetalFusion 中，零件是逐層構(gòu)建的，可以使用大多數(shù)當(dāng)前可用的熱塑性粉末激光燒結(jié)系統(tǒng)（SLS）來完成。這些機(jī)器在世界各地廣泛使用，價(jià)格通常遠(yuǎn)低于相應(yīng)尺寸的金屬 PBF 系統(tǒng)的價(jià)格。CMF 工藝還可以在 Sintratec 等入門級工業(yè)機(jī)器上運(yùn)行，從而使初始資本支出不再是一個問題。

在此過程中，塑料粘合劑在低溫（<80°C）下熔化，并且構(gòu)建過程本身不需要支撐結(jié)構(gòu)，這也使得部件可以在構(gòu)建工作中自由放置。

△ Cold Metal Fusion 在 SLS 流程中的工作原理（來源：MetShape）。

然后對完成的構(gòu)建工作進(jìn)行除粉和清潔。由于生坯部件的穩(wěn)定性非常高，因此可以使用氣壓或水射流實(shí)現(xiàn)此過程的自動化。其余原料可以完全重復(fù)利用。生坯部件的高強(qiáng)度不僅有助于降低功率，而且還允許在金屬部件燒結(jié)之前進(jìn)行機(jī)械（車削、銑削、鉆孔、磨削）后處理。這對于難以加工的材料具有特殊的優(yōu)勢。

此外，通過將金屬粉末集成到高性能粘合劑系統(tǒng)中，粉末冶金中的所有金屬都可用于增材加工，運(yùn)營成本低，并且零件產(chǎn)量顯著提高，從而使零件成本降低高達(dá) 90%。SLS 技術(shù)的未來發(fā)展，尤其是3DM 提供的二極管激光器功能，預(yù)計(jì)將帶來生產(chǎn)力的進(jìn)一步飛躍。

△Cold Metal Fusion 工作流程（來源：HeadMade Materials）

為 CMF 和所有基于燒結(jié)的技術(shù)設(shè)計(jì)零件時必須考慮一個事實(shí)：生坯零件在燒結(jié)過程中會收縮，并且收縮率可能會因不同的燒結(jié)方法而異。在冷金屬熔合技術(shù)中，原料中的聚合物粘合劑逐層熔化，形成生坯，即填充金屬粉末的塑料零件。在選擇性地熔化粘合劑的同時，生坯部件實(shí)現(xiàn)了高生坯部件密度，從而減少了燒結(jié)過程中所需的收縮。例如，不銹鋼 316L 和鈦 Ti6Al4V 原料在所有方向 (XYZ) 上的收縮率幾乎均勻，約為 14%。對于重型或非常高的零件，Z 方向的收縮率可能有所不同，這可能需要 Z 方向的額外縮放，最多可達(dá) 0.7%。在其他基于燒結(jié)的 3D 打印技術(shù)中，X 和 Y 方向的收縮率可達(dá)18-20%，Z 方向的收縮率可達(dá) 26%。

AutoSmooth 項(xiàng)目

AutoSmooth 項(xiàng)目的主要目標(biāo)是在未來三年內(nèi)創(chuàng)建一個完全自動化的流程鏈，與 ColdMetalFusion 組件的性能完美匹配，用于拆包和表面處理。通過Headmade Materials、AM Solutions 和 Neue Materialien Bayreuth 的密切合作，將整合各自的專業(yè)知識來應(yīng)對這一重大挑戰(zhàn)。

Headmade Materials 聯(lián)合首席執(zhí)行官 Christian Staudigel 說道：“從我們的角度來看，整個行業(yè)工業(yè)生產(chǎn)中廢品率較低的關(guān)鍵在于零部件處理。通過AutoSmooth項(xiàng)目的合作，我們將在這里達(dá)到一個新的水平。為了充分發(fā)揮增材系列制造的潛力，需要實(shí)現(xiàn)拆包和表面處理的自動化。CMF 技術(shù)已經(jīng)為此奠定了基礎(chǔ)，現(xiàn)在我們將與合作伙伴一起邁向全自動解決方案的下一步。”

AM Solutions 的專業(yè)知識、Rösler在表面處理領(lǐng)域 80 年的經(jīng)驗(yàn)以及 NeueMaterialien Bayreuth 的卓越科學(xué)知識，為開發(fā)符合最高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的自動化工藝鏈奠定了完美的基礎(chǔ)。

Rösler Oberflächentechnik GmbH 技術(shù)部門經(jīng)理 Till Merkel 博士強(qiáng)調(diào)：“我們在表面處理方面多年的經(jīng)驗(yàn)與 ColdMetalFusion 的高可擴(kuò)展性以及 Neue MaterialienBayreuth 的專業(yè)究知識相結(jié)合，將徹底改變增材金屬系列生產(chǎn)�！�

AutoSmooth 項(xiàng)目強(qiáng)調(diào)了相關(guān)公司致力于突破可能界限并創(chuàng)建突破性解決方案的承諾。此次合作無疑將為金屬部件增材系列生產(chǎn)的新時代打開大門。