什么是冷金屬融合(Cold Metal Fusion)3D打印?(2)
時間：2023-10-07 16:48 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
迄今為止，四家 SLS 機器制造商已與 Headmade Materials 合作進行開發：
●EOS
●Nexa3D
●Sintratec
●華曙高科
預計會有更多 3D 打印機制造商加入，其中還包括精選的后處理機器制造商。這個 CMF 俱樂部被稱為冷金屬融合聯盟。設備和軟件制造商聯盟合作提供捆綁產品，幫助用戶在還沒有設備的情況下開始使用 CMF，他們將自己的產品打包成兩個捆綁包：CMF LabSystem 和 CMF JobShop。
CMF LabSystem 是測試和小批量生產的基本選項，包括以下內容：
●Sintratec S2 SLS 3D 打印機和材料處理站，用于除粉和真空清潔解決方案。
●Lomi 30 升脫脂站具有集成的溶劑脫脂和溶劑回收站。
●Carbolite 8 升管式燒結爐，配備針對 CMF 優化的自動管式燒結爐、觸摸屏控制和 1,300°C 的最高工作溫度。
CMF JobShop 捆綁包專為那些有興趣開發自己的生產線的人而設計，包括以下內容：
●華曙高科帶除粉站的 SLS 打印機
●Lomi 50 升自動排膠站
●Carbolite 25 升間歇式燒結爐，具有精確的氣氛控制、1,600°C 的最高工作溫度和水冷爐壁。
更多捆綁包和選項正在開發中。或者，可以根據所需的零件或業務需求來設計和創建定制的生產解決方案。
誰在使用冷金屬融合？
△采用 Cold Metal Fusion 技術為 SturdyCycles 打印的鈦自行車曲柄
對 CMF 感興趣的公司和制造商可能正在尋找一種更經濟的粘合劑噴射替代方案，用于小批量的金屬部件，或者希望利用現有的 SLS 硬件投資擴展到金屬部件。但 CMF 對金屬注射成型公司尤其有吸引力，這些公司已經擁有金屬除膠和燒結方面的專業知識，并且現在可以為其產品添加更快、更便宜、更靈活的制造方法。接下來讓我們看一下誰在使用此工藝，將這項令人興奮的新技術用于最終用途零件。
得益于 CMF，去年定制公路自行車制造商 Sturdy Cycles 宣布將其鈦合金零件生產轉為 3D 打印。據報道，該公司董事 Tom Sturdy 是一家富有創新精神、熱愛技術的自行車車架制造商，他被 CMF 準備工作減少所帶來的效率所吸引。用于Sturdy Cycles 高速、輕型、運動型公路自行車 The Fiadh 的多個組件由鈦合金零件專家 Element22 與 CMF 發明者 Headmade Materials 合作生產，包括車座、車把、中軸、曲柄組和后下叉。由于這些高性能自行車的獨特性質（和成本），尺寸是根據每位騎手量身定制的。憑借 CMF 技術的穩定性和由此產生的可重復性，現在可以更經濟地大規模實現這一目標。
△這種鈦制油氣分離器采用冷金屬融合技術制成，重量輕，負載能力高
為了更多地使用該技術，在國際學生方程式比賽中，代表德國埃斯林根應用科學大學的團隊獲得了采用 CMF 技術生產的油氣分離器，這是 Headmade Materials 贊助的一部分。預計將提高 Stallardo 21 賽車最大性能的是由鈦合金 Ti6Al4V 制成的重量優化的高負載能力部件。未來，公司預計該技術的應用通常會登陸高端消費品市場，包括奢侈品行業、汽車，以及航空航天、醫療和精密機械領域的高科技材料。
△德國工具制造商 Utilis 使用 Cold Metal Fusion 打造了一種新型切削工具，其內部冷卻通道可提高效率
另一家轉向 CMF 的公司是德國模具公司 Utilis AG。它與 CMF 零件制造商 MIMplus 和 Headmade Materials 合作，共同開發了 M2 工具鋼切削刀柄，該刀柄具有獨特的內部冷卻液通道，可將切削刀具性能提高近 185%。得益于新的集成冷卻系統，Utilis 的客戶現在有機會將其切削刃的使用壽命延長一倍或提高其切削價值，而無需經歷更高的磨損。由于冷卻通道的直徑極小，需要在不破壞生坯部件的情況下清除粉末，因此集成冷卻系統只能通過 3D 打印實現。
金屬零件特性
△2023年9月，制造聚合物3D打印機的Nexa3D進軍金屬3D打印市場。他們沒有推出新機器，而是推出了 Headmade Materials 的新材料，可以在選擇性激光燒結 3D 打印機上生產金屬零件
根據冷金屬融合聯盟白皮書，冷金屬融合金屬部件的特性完全可與金屬注射成型相媲美。下圖由冷金屬熔合聯盟提供，顯示了不銹鋼 316L 和鈦 Ti6Al4V 零件的屈服強度、拉伸強度和總伸長率的零件特性的歸一化或標準化值。在 EOS Fromiga P110 SLS 3D 打印機上使用 ColdMetalFusion 生產的金屬零件超出了這些標準。
△使用 Cold Metal Fusion 采用 Headmade Materials 不銹鋼和鈦原料制成的零件的屈服強度、極限拉伸強度和總伸長率超過了金屬注塑零件的標準
當談到零件密度時，冷金屬融合聯盟表示，結果取決于材料、打印和燒結工藝，但不銹鋼 316L 的密度通常優于 97%，液相合金的密度高達 100%。通過優化每個金屬部件的工藝步驟，可重復密度可以達到 99%。
通過優化的工藝參數，尺寸精度約為 ±100 微米或更高。其表面質量可與其他 3D 打印零件（例如金屬粉末床熔合或金屬粘合劑噴射）相媲美。如果需要更好的表面質量，可以在燒結前對生坯部件或在燒結后對金屬部件進行額外的后處理。零件還可以進行機械加工和拋光以滿足光潔度要求。
使用冷金屬熔合生產的金屬部件的硬度等特性與基礎合金的特性相對應。根據冷金屬融合聯盟材料的說法，這也意味著其他 3D 打印技術通常用于減少內部零件應力或達到特定硬度的熱處理或交聯是不必要的。金屬部件的硬度由底層合金和燒結工藝決定，而不是由 3D 打印工藝決定。目前，無需后處理步驟即可實現高達 60 HRC 的硬度。
熱等靜壓 (HIP) 也可用于 Cold Metal Fusion 生產的金屬零件，以改善金屬零件的密度和晶粒結構，但聯盟建議優化零件設計和參數，以避免這種額外的后處理步驟。
(責任編輯：admin)
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