3D打印是什么原理?
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2024-04-26
3D打印用金属粉末为球形金属粉末,球形粉末可以保证粉末颗粒的流动性及成型零部件的性能,常用合金牌号包括:TC4、TA0、TA15等钛合金系列;IN718(GH4169)、IN625(GH3625)、GH3536、CoCrW等镍钴基合金系列;2219、AlSi10Mg等铝合金系列;304、316L等不锈钢系列;A100、300M等高强钢系列;H13、Invar36、V4等模具钢、高速钢系列;还有一些高熔点金属粉末也可用于金属3D打印。
3D打印用金属粉末为球形金属粉末,球形粉末可以保证粉末颗粒的流动性及成型零部件的性能,常用合金牌号包括:TC4、TA0、TA15等钛合金系列;IN718(GH4169)、IN625(GH3625)、GH3536、CoCrW等镍钴基合金系列;2219、AlSi10Mg等铝合金系列;304、316L等不锈钢系列;A100、300M等高强钢系列;H13、Invar36、V4等模具钢、高速钢系列;还有一些高熔点金属粉末也可用于金属3D打印。
制作流程如下:
(1)材料准备:将开采的钛合金矿石进行充分溶解、过滤、除杂后得到电解液,使用钛合金电极棒置于电解液中进行电解,将溶液中的钛离子电解到钛合金电极棒上;
(2)研磨制粉:将制备好的钛合金电极棒取下,固定研磨钛合金电极棒的表面,将电解出来的钛合金研磨成细粉,再将细粉转移到球磨机中研磨至足够的细度得到钛合金细粉;
(3)熔融定型:先将熔炼室真空升温,然后将钛合金细粉吹入熔炼室中,熔融形成液体雾化形成钛合金小液滴,吹出熔炼室后冷却形成圆形颗粒粉末;
(4)筛分循环:将步骤(3)中的粉末充分冷却后,筛选、分级得到钛合金粉末。
进一步地,在步骤(1)中,所述溶解是将钛合金矿石粉碎后置于50%的硝酸溶液中搅拌溶解,所述除杂是将溶解后的溶解先是使用500-600目的筛网进行物理过滤,在再使用吸附树脂去除重金属离子,并使用沉淀法去除溶液中的铁、锌、钙、铜元素。
进一步地,在步骤(1)中,电解时电流密度为4-8a/dm2,电解温度25~45℃,电解时间3~5小时。
进一步地,在步骤(2)中,所述将钛合金研磨成细粉的粒径为600-800um,所述球磨机研磨之后的粉末粒径为250-350um。
进一步地,在步骤(3)中,所述熔炼室的温度为1655-1660℃,真空度为10-20pa,将钛合金细粉吹入熔炼室的为惰性气体。
进一步地,所示熔炼室中有一块挡板,横向设置在熔炼室中间正对着熔炼室入风口,当钛合金细粉吹入熔炼室时刚好能够与挡板接触,该挡板的温度为1675-1678℃。
进一步地,在步骤(4)中,所述粉末呈球形,粒度为250-350um,氧含量为1400-1500ppm。
M403d硒鼓加粉的步骤如下:1. 准备工作:准备适合打印机型号的硒鼓和碳粉,确保碳粉型号与打印机型号匹配。建议使用原装硒鼓,以确保最佳打印效果。2. 打开硒鼓:打开硒鼓的盖子,轻轻取出硒鼓内的碳粉。3. 加入碳粉:将准备好的碳粉加入硒鼓内部的碳粉容器中,确保碳粉型号正确,碳粉容器内部无残留碳粉。4. 安装硒鼓:将碳粉容器重新放回硒鼓中,并轻轻摇晃硒鼓几次,确保碳粉均匀分布在硒鼓中。5. 关闭硒鼓盖子:关闭硒鼓盖子,并确保盖子牢固,防止碳粉泄漏。6. 测试打印:重新安装硒鼓到打印机中,并进行测试打印,确保打印效果正常。请注意,加粉时要注意安全,避免碳粉溅出。如果对加粉操作不熟悉或担心加粉过程中出现问题,建议联系专业技术人员进行操作。
权威专家对3D打印金属粉末的性能要求给出了清晰的定义,即尺寸小于1mm的金属粉末,此外,还要求金属满足纯度高、球形度好、粒径分布窄、含氧量低、流动性好等要求。
3D打印机的耗材有PLA、ABS、光敏树脂(液体)、蜡基材料、尼龙粉末、类石膏粉、金属粉末(包括不锈钢、钛合金铁镍合金、钴铬合金等等)。
光敏树脂、蜡基材料等材料的种类又很多种,每种材料的熔点、硬度、强度都不一样,不同的3D打印机使用不同的材料进行打印,总体来说,目前3D打印机的打印成本普遍比较高。一般来说,FDM技术使用的是PLA和ABS比较多;光固化成型的使用光敏树脂或者蜡基材料的比较多;尼龙粉末和金属粉末的使用激光烧结的比较多;总体来说都属于增材制造。
一、三维打印材料的分类:
1.SL工艺成型材料:光敏树脂复合材料。
2.SLS工艺成型材料:高分子粉末材料、石蜡粉末材料、陶瓷粉末材料、覆膜砂粉材料、塑料粉末材料、金属粉末材料。
3.LOM工艺成型材料:陶瓷、纸材。
4.FDM工艺材料:熔丝线材、FDM陶瓷材料、木塑复合材料、FDM支撑材料。
5.3DP工艺材料:塑料材料、金属材料、陶瓷材料。
二、如何挑选材料:
选择适合自己的模型,通常会有下面几个方面的考虑:成本,外观,细节,力学性能,机械性能,化学稳固性,以及特殊应用环境等因素。尽管有种种因素,不过基于模型的制作目的,大致可分为两类:外观验证模型和结构验证模型。
外观验证模型:由工程师设计制作用于验证产品外观的手板模型或直接使用且对外观要求高的模型。外观验证模型是可视的、可触摸的,它可以很直观的以实物的形式把设计师的创意反映出来,避免了“画出来好看而做出来不好看”的弊端。
外观验证模型制作在新品开发,产品外形推敲的过程中是必不可少的。基于外观验证模型的需求,优先建议选用光敏树脂类3D打印(包括高精高韧ABS和透明PC材料);结构验证模型:在产品设计过程中从设计方案到量产,一般需要制作模具。
模具制造的费用很高,比较大的模具价值数十万乃至几百万元,如果在开模的过程中发现结构不合理或其他问题,其损失可想而知。
因此,制作结构验证模型能避免这种损失,降低开模风险。基于结构验证模型的需求,对精度和表面质量要求不高的,优先建议选择机械性能较好、价格低廉的材料,比方说PLA、ABS等材料。此外,还有部分特殊要求,例如对导电性有要求,则需要金属材料,或者要逆向制作一个精美的首饰,则建议使用石蜡。
三、各工艺对材料的要求:
各种三维打印工艺对其成型材料的要求一般是能够快速、精确地成型,原型件具有一定的机械机能。