替代霧化制粉工藝，研究人員開發(fā)出基于磨蝕的新方法來生產(chǎn)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(xué)研究所（IISc）的研究人員開發(fā)了一種新的基于磨蝕的方法，可用于生產(chǎn)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(shù)金屬粉末是通過霧化技術(shù)生產(chǎn)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(chǎn)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(yīng)的SEM圖像顯示
相應(yīng)的SEM圖像顯示了所產(chǎn)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(yè)的黃金標(biāo)準(zhǔn)，但基于霧化的粉末生產(chǎn)可能存在材料產(chǎn)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(chǎn)品設(shè)計和制造中心的博士生PritiRanjan Panda說："我們有一個替代的、更經(jīng)濟(jì)的、內(nèi)在可擴(kuò)展的金屬粉末制造路線，與傳統(tǒng)的氣霧化粉末相比，最終粉末的質(zhì)量似乎非常有競爭力。"
△使用表面研磨生產(chǎn)的鋼制3D打印粉末。圖片來自IISc。
用于粉末生產(chǎn)的金屬研磨
在制造業(yè)領(lǐng)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(xì)長條的形狀，但也可能包括球形的粉末顆粒。根據(jù)IISc團(tuán)隊(duì)的說法，長期以來，人們認(rèn)為這些球形的金屬屑顆粒在研磨過程中經(jīng)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(rèn)為，他們可以將金屬研磨這一基于磨蝕的過程應(yīng)用于3D打印粉末的生產(chǎn)。研究表明，由于金屬表面氧化產(chǎn)生的高熱導(dǎo)致熔化，進(jìn)而形成粉末狀金屬顆粒。研究人員改進(jìn)了研磨方法，并對其進(jìn)行了優(yōu)化，以生產(chǎn)大量的鐵基3D打印粉末，他們聲稱這種粉末的性能與商業(yè)氣體霧化的同類產(chǎn)品相當(dāng)。研磨技術(shù)也明顯比氣體霧化更具成本效益。
△印度科學(xué)研究所。圖片來自印度科學(xué)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(shù)具有定制和設(shè)計自由的優(yōu)點(diǎn)，最近人們對采用這種技術(shù)的興趣很大。然而，今天的金屬粉末的昂貴性質(zhì)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(bǔ)充說："降低AM工藝的成本（通過經(jīng)濟(jì)型粉末）可以拓寬生物醫(yī)學(xué)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(tuán)隊(duì)認(rèn)為，他們的基于磨蝕的方法在其他高性能工業(yè)應(yīng)用中也有潛力，包括航空航天發(fā)動機(jī)的部件。
該研究的進(jìn)一步細(xì)節(jié)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(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.mfglet.2022.02.004
粉末3D打印材料的行業(yè)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(diǎn)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(shè)在德國的智能材料開發(fā)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(jīng)在EOS M290和TRUMPF TruPrint 1000等一些標(biāo)準(zhǔn)的SLM 3D打印機(jī)上成功進(jìn)行了測試，現(xiàn)在已經(jīng)投入商業(yè)使用。
(責(zé)任編輯：admin)
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