替代霧化制粉工藝，研究人員開發出基于磨蝕的新方法來生產3D打印粉末
時間：2022-04-15 11:25 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2022年4月14日，來自印度科學研究所（IISc）的研究人員開發了一種新的基于磨蝕的方法，可用于生產3D打印金屬粉末。這種方法旨在提供一種替代霧化制粉的方法，目前大多數金屬粉末是通過霧化技術生產的。在霧化過程中，氣體或水射流被用來將熔化的金屬流分解成微小的液滴，這些液滴在冷卻后形成粉末顆粒。
△通過研磨的粉末生產方法示意圖。(a)
通過表面研磨去除的材料被收集、篩分和加熱，然后再用于DED工藝。相應的SEM圖像顯示
相應的SEM圖像顯示了所產生的粉末中球狀顆粒的分布。(b) 單個顆粒的SEM圖像顯示出完美的球形形狀 和表面上的樹枝狀物。(c)
最終粉末中的顆粒大小分布顯示了一個尺寸
盡管霧化制粉是該行業的黃金標準，但基于霧化的粉末生產可能存在材料產量低、成本低的問題，而且它只與有限的金屬兼容。IISc的新方法旨在解決這些不足之處。IISc產品設計和制造中心的博士生PritiRanjan Panda說："我們有一個替代的、更經濟的、內在可擴展的金屬粉末制造路線，與傳統的氣霧化粉末相比，最終粉末的質量似乎非常有競爭力。"
△使用表面研磨生產的鋼制3D打印粉末。圖片來自IISc。
用于粉末生產的金屬研磨
在制造業領域，從金屬研磨過程中清除的廢料被稱為金屬屑。這些金屬碎屑通常是細長條的形狀，但也可能包括球形的粉末顆粒。根據IISc團隊的說法，長期以來，人們認為這些球形的金屬屑顆粒在研磨過程中經歷了熔化過程，這就是使它們首先成為完美球體的原因。因此，研究人員理論上認為，他們可以將金屬研磨這一基于磨蝕的過程應用于3D打印粉末的生產。研究表明，由于金屬表面氧化產生的高熱導致熔化，進而形成粉末狀金屬顆粒。研究人員改進了研磨方法，并對其進行了優化，以生產大量的鐵基3D打印粉末，他們聲稱這種粉末的性能與商業氣體霧化的同類產品相當。研磨技術也明顯比氣體霧化更具成本效益。
△印度科學研究所。圖片來自印度科學研究院。
對具有成本效益的金屬粉末的需求
該研究的主要作者Koushik Viswanathan表示，由于金屬3D打印技術具有定制和設計自由的優點，最近人們對采用這種技術的興趣很大。然而，今天的金屬粉末的昂貴性質已被證明是許多公司的一個障礙，所以仍然需要更便宜和更容易獲得的粉末。該研究的共同作者Harish Singh Dhami補充說："降低AM工藝的成本（通過經濟型粉末）可以拓寬生物醫學植入物制造等情況下的材料范圍，這些材料可以變得更便宜和更容易獲得。"
此外，該團隊認為，他們的基于磨蝕的方法在其他高性能工業應用中也有潛力，包括航空航天發動機的部件。
該研究的進一步細節可以在題為 "Production of powdersfor metal additive manufacturing applications using surface grinding"的論文中找到（見文末附件）。
相關論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.mfglet.2022.02.004
粉末3D打印材料的行業一如既往地活躍。就在最近，總部位于瑞典的材料公司Gränges Powder
Metallurgy推出了其首款增材制造粉末。作為該公司DISPAL系列材料的一部分，AM
S220（AlSi35）是一種適用于激光粉末床熔融的高性能鋁合金。該材料的特點是高硬度、低熱膨脹、出色的磨損和撕裂行為、良好的可加工性和低密度。在其他地方，總部設在德國的智能材料開發商Infinite Flex最近推出了它聲稱是世界上第一個用于SLM 3D打印的純銅粉。該材料被稱為INFINITE POWDER Cu 01，已經在EOS M290和TRUMPF TruPrint 1000等一些標準的SLM 3D打印機上成功進行了測試，現在已經投入商業使用。
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