年11月,Materialise推出了一种能够%循环使用的尼龙粉末BluesintPA12;年3月,韩国3D打印机制造商Sindoh推出了一款名为S的机器,被认为是第一台能够使用BluesintPA12材料的SLS3D打印机,同时Materialise向其订购了五台设备。
将两条信息综合起来可以得出结论:用于激光烧结的尼龙材料确实可以做到%循环使用;其次,能够实现材料循环使用的SLS3D打印机经过了特殊改装。Materialise指出,这种专用的3D打印机配备两台激光器,其中一台用来烧结粉末,另一台则用于将粉末保持在某个温度阈值以上。通过防止粉末在两层之间冷却,可避免橘皮效应导致的收缩,不仅能使打印过程稳定,零件也可保持标准的机械性能和表面质量,从而大大减少材料浪费。
SLS工艺作为基于粉末床3D打印技术的典型代表,经过几十年发展,工业化成熟度已非常高,但因其打印材料工艺难度高、耗材贵等严苛条件使从事相关工艺的企业并没有像其它工艺那样呈现爆发式的增长,从事该技术的企业数量相对较少。
作为当前选择性激光烧结工艺的主要材料,尼龙(PA)具有耐磨、韧性高、强度大、耐热性好的优点。但尼龙材料在SLS成型过程中会发生老化,回收的粉末再次烧结会发生橘皮效应,导致PA粉末的回收利用率低、成本增加。在工业环境中,用户通常采用新旧粉末混合的方式解决粉体循环的问题,最常用的新、旧粉质量比为1∶1,工艺技术水平控制得好的用户,可以做到3∶7。该方式能够在一定程度上解决粉体循环的问题,但随循环次数的增加,粉体性能的恶化程度也会增加,使得粉体不再具备适宜的烧结条件。
3D打印技术参考获悉,武汉三迪创为科技有限公司的研发团队经过六年技术积累和工艺攻关,通过设备优化和工艺调整,于近期实现了%全旧粉PA12重复利用,同时保证制件力学性能和表面质量达到标准要求,此举将大幅降低SLS工艺的耗材使用成本,并在该技术领域实现国际同等水平。
该公司工艺负责人表示,该成果的实现主要通过三项因素控制:
首先,采用拥有自主知识产权的基于双PID的温度场实时控制算法,可有效保障温度场的均匀性和精准性,适用于类似尼龙这种加工窗口窄的粉末材料成型。基于温度场的精准控制,实现温度场±1°的动态响应,是该公司的的核心技术。
基于双PID的温度场实时控制知识产权证书其次,精准的温度场控制配合独立的切片引擎与实时多变的激光扫描策略,提升制件力学性能的同时,增强材料适应性。
典型扫描策略
第三,利用自有的面向激光高斯分布的表面质量控制算法,基于有限元和离散元熔池分析,对温度场、扫描路径、激光烧结等关键环节进行科学的分析和指导,获取最佳的表面质量和细节表现。
细节表现对比图
另外,该公司测试发现,使用重复循环40次的PA12烧结的零件拉伸强度与其他品牌公布的数据相当。
友商关键参数表
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