中國石油大學《JMPT》：提出超聲波輔助直寫金屬增材制造技術！
時間：2023-01-12 10:09 來源：材料學網 作者：admin 閱讀：次
導讀：與激光增材制造相比，直寫金屬增材制造具有以下優點：原理簡單，設備體積小，制造成本低。但是，目前直接直寫金屬增材制造技術廣泛使用含金屬粉末懸浮液作為“墨水”，這需要成型后燒結，總是導致機械性能差。氣動擠出技術，使用純熔融金屬作為“墨水”，也存在由于無法形成成型性能差的問題精確控制孔口處的流量。本文提出一種新的超聲波輔助金屬直寫技術。利用送料金屬絲的擠壓效應和超聲波對熔融渣的破碎作用，避免了熔渣吸附聚結引起的堵塞現象。此方法可以實現孔口處金屬流速的實時控制，長時間打印流暢。3D金屬使用自制桌面打印機通過修改商業3D打印成型質量好的零件打印機，專為直接塑料而設計，展示了“將金屬寫入”的可行性和能力書寫塑料”。
近年來，增材制造技術得到了發展迅速并在以下領域顯示出巨大的應用潛力航空航天、醫學、能源和汽車。金屬添加劑在整個增材制造中具有最大的發展潛力制造技術，并將在未來發揮重要作用制造業。粉末床融合（PBF）和定向能沉積（DED）是金屬增材制造的兩種主流技術。雖然關于這兩種技術已經有很多研究，但是現在仍然面臨加工精度低、能源利用效率低、粉體利用率低、制造成本高等問題。從發展的角度來看金屬制造趨勢和用戶要求，這些問題必須解決，而且需要進一步普及金屬增材制造技術。
與主流增材制造技術相比，直寫金屬增材制造技術(DWMAM)采用集成嵌入式加熱裝置，能源效率高，制造成本低。DWMAM是一種基于金屬粉末或純熔融金屬連續擠壓的沉積成形技術。N’jock 等人將基于poloxmer的水凝膠與金屬(100Cr6)粉末混合形成膏狀油墨，用柱塞擠壓膏狀油墨形成金屬網格結構。除柱塞外，螺桿擠出機還可用于漿料狀油墨的擠出。例如，Singh等人在2021年使用螺桿擠出機將SS 17-4PH合金顆粒與聚合物混合制成膏狀墨水。Kurose等人在2020年使用裝載316 L不銹鋼顆粒的實心絲作為原料。裝載金屬粉末的金屬絲被送入熱擠出機，加熱成糊狀墨水，隨后被送入金屬絲擠出。雖然上述研究的擠壓方法和油墨配方不同，但都需要在孔口附近有粘彈性流體來精確控制3D打印的流量。
中國石油大學（華東）機械與電子工程學院張彥振教授團隊相關研究成果以題“Ultrasonic-assisted direct writing metal additive manufacturing technique”發表在國際著名期刊Journal of Materials Processing Tech上。
鏈接:https://www.sciencedirect.com/sc ... i/S0924013622003417
近年來，增材制造技術得到了發展迅速并在以下領域顯示出巨大的應用潛力航空航天、醫學、能源和汽車。金屬添加劑在整個增材制造中具有最大的發展潛力制造技術，并將在未來發揮重要作用制造業。粉末床融合（PBF）和定向能沉積（DED）是金屬增材制造的兩種主流技術。雖然關于這兩種技術已經有很多研究，但是現在仍然面臨加工精度低、能源利用效率低、粉體利用率低、制造成本高等問題。從發展的角度來看金屬制造趨勢和用戶要求，這些問題必須解決，而且需要進一步普及金屬增材制造技術。
與主流增材制造技術相比，直寫金屬增材制造技術(DWMAM)采用集成嵌入式加熱裝置，能源效率高，制造成本低。DWMAM是一種基于金屬粉末或純熔融金屬連續擠壓的沉積成形技術。N’jock 等人將基于poloxmer的水凝膠與金屬(100Cr6)粉末混合形成膏狀油墨，用柱塞擠壓膏狀油墨形成金屬網格結構。除柱塞外，螺桿擠出機還可用于漿料狀油墨的擠出。例如，Singh等人在2021年使用螺桿擠出機將SS 17-4PH合金顆粒與聚合物混合制成膏狀墨水。Kurose等人在2020年使用裝載316 L不銹鋼顆粒的實心絲作為原料。裝載金屬粉末的金屬絲被送入熱擠出機，加熱成糊狀墨水，隨后被送入金屬絲擠出。雖然上述研究的擠壓方法和油墨配方不同，但都需要在孔口附近有粘彈性流體來精確控制3D打印的流量。
中國石油大學（華東）機械與電子工程學院張彥振教授團隊相關研究成果以題“Ultrasonic-assisted direct writing metal additive manufacturing technique”發表在國際著名期刊Journal of Materials Processing Tech上。
鏈接:https://www.sciencedirect.com/sc ... i/S0924013622003417
圖1.（a） UADWMAM裝置示意圖和（b）超聲波輔助熱擠出機。
圖2.超聲波輔助熱擠出機的設計。（a）超聲波輔助熱擠出機的模擬分析和（b）阻抗特性。
圖3.玻璃管中的超聲輔助實驗。（a）超聲波換能器驅動電路波形;（b）-（h）玻璃管中的氣蝕過程。
圖4.超聲波輔助熔融液滴滴過程。（a）超聲波作用的熔融金屬滴落過程;（b）無超聲波作用下的熔融金屬的滴落過程;（c）沒有超聲波輔助的五次實驗的總阻塞;（d）超聲波輔助下五次實驗的總阻塞。
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