白皮書下載：金屬3D打印重復(fù)性和優(yōu)秀品質(zhì)的5大因素

南極熊3D打印網(wǎng)了解到，金屬增材制造是一種復(fù)雜工藝，通過不同系統(tǒng)間互相配合來實現(xiàn)。想要正確組合這些不同變量來獲得優(yōu)質(zhì)、可重復(fù)的部件或流程，需要對增材制造有一定的了解，而這需要花時間來學(xué)習及完善。因此，并非所有金屬增材制造打印機的設(shè)計目的都一樣。同時顯而易見的是，那些同時投入精力掌握激光控制、粉末管理、惰性氣體管理、實施流程監(jiān)控以及作業(yè)準備軟件的制造商可提供出色的金屬增材制造解決方案。

這些因素不僅能夠?qū)崿F(xiàn)部件到部件和作業(yè)到作業(yè)可重復(fù)性，也是真正可擴展性的基礎(chǔ)，在不同 3D 打印機和不同制造場所都能實現(xiàn)可重復(fù)性。關(guān)鍵在于先進智能的打印機工程，以使各行業(yè)的公司能夠輕松靈活地以較低總體運營成本 (TCO) 打印優(yōu)質(zhì)金屬部件。

影響金屬增材制造品質(zhì)和可重復(fù)性的因素包括：

• 1. 出色的激光控制，以實現(xiàn)高材料品質(zhì)和部件準確度
• 2. 定性使用粉末和工藝排放物去除，以實現(xiàn)卓越增材制造
• 3. 穩(wěn)定的超低氧氣水平惰性氣體，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的金屬增材制造
• 4. 實時過程監(jiān)控，以支持質(zhì)量跟蹤和信息可追溯
• 5. 涵蓋從設(shè)計到后處理的整個增材制造工作流程的軟件
  

因素1：出色的激光控制，以實現(xiàn)高材料品質(zhì)和部件準確度

△從激光源到熔融粉末顆粒的準確、穩(wěn)定的光學(xué)鏈可確保動態(tài)、定性的金屬打印過程

從激光光源到粉末顆粒熔化的流程鏈，是每臺金屬 3D 打印機的核心。這一過程中做出的任何讓步都會降低增材制造工藝的質(zhì)量和準確度，從而對所生產(chǎn)的部件造成負面影響。

如上所述，金屬增材制造是一種光學(xué)工藝。因此，激光光源和整個光學(xué)過程必須準確、穩(wěn)定。

激光源必須發(fā)出高強度激光束，以將能量送入光學(xué)過程。在 3D Systems 打印機中，準直器設(shè)備將激光轉(zhuǎn)換為平行光束，該光束的直徑針對材料類型和處理條件經(jīng)過優(yōu)化。在整個光學(xué)鏈中，該平行光束使用不會像熱透鏡那樣發(fā)生熱降級的低吸收性、高品質(zhì)光學(xué)元件進行聚焦。兩個均沿單個旋轉(zhuǎn)軸精準受控的電流鏡同時將激光以相同強度偏轉(zhuǎn)到焦面（在此案例中，焦面為粉床）上的任何位置。通常產(chǎn)生 50 或 65 微米（取決于 DMP 打印機類型）的細激光束，可確保熔融恰當、準確度高的增材制造。結(jié)果，DMP 系統(tǒng)品質(zhì)通�？蓪崿F(xiàn) 150 微米的壁厚，標準偏差可低至 25 微米。

DMP 打印機具有到位的系統(tǒng)來主動冷卻高強度激光源、準直器和掃描頭，以保持穩(wěn)定持續(xù)的運行。高精度光學(xué)鏈和這些 3D 打印機準確的分層系統(tǒng)相結(jié)合，構(gòu)成優(yōu)質(zhì)材料和部件表面質(zhì)量的基礎(chǔ)。為了向精確增材制造交付一致的性能，我們開發(fā)了工藝反應(yīng)艙的光學(xué)組件和機械結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)極高的剛性和熱穩(wěn)定性。

因素 2、定性粉末使用和過程排放物去除，以實現(xiàn)最佳增材制造


由于氬氣流量管理不當導(dǎo)致的過程排放物對金屬增材制造中的質(zhì)量不利。同樣，使用質(zhì)量或純度不理想或與打印參數(shù)不充分匹配的合金粉末也會打印過程不利。
上述關(guān)于打印機激光光學(xué)的討論假定使用質(zhì)量和純度均為優(yōu)異的優(yōu)質(zhì)金屬合金粉末。建議使用針對金屬增材制造目的專門開發(fā)和供應(yīng)的即用型金屬合金粉末。例如，LaserForm®材料在供應(yīng)時會隨附全面測試的構(gòu)建參數(shù)，與 3D Systems 的 DMP 打印機搭配使用。

根據(jù)您的應(yīng)用，可選擇各種合金材料，包括鋁、馬氏體時效鋼、鋼以及各種等級的鈦、鎳和鈷鉻合金等。在金屬增材制造打印機上使用經(jīng)優(yōu)化和微調(diào)的粉末類型有助于獲得質(zhì)量更高的部件及提升一次成功的體驗。打印文件以針對每種材料廣泛開發(fā)的算法為基礎(chǔ)，為 3D 打印機的打印內(nèi)容以及如何打印提供了說明。這些算法的質(zhì)量對最終部件的質(zhì)量有重大影響，并從根本上減少了客戶實現(xiàn)任何特定部件的目標特性所需的時間。

由于金屬增材制造本質(zhì)上是一種使用粉末的焊接工藝，因此適當管理打印室中的氬氣流量非常重要。如果氬氣流量管理不當，所排放的顆粒就存在吸收激光能量的風險。為避免質(zhì)量問題，需要使用穩(wěn)健且高度可控的氬氣流量系統(tǒng)。

DMP 系列打印機就具備此類系統(tǒng)，通過強大的硬件在粉床上維持平行一致的氬氣流。穩(wěn)定的氬氣流可防止粉末顆粒和排放物上升到激光窗口，從而在長時間作業(yè)期間保持氬氣流清潔。這有助于確保優(yōu)質(zhì)的激光束質(zhì)量，并避免因熱透鏡而產(chǎn)生焦點偏移。獨立于內(nèi)容物運行的過濾器負責捕捉被清除的排放物。過濾器的獨立性和與氬氣流分離的污染物對于保持穩(wěn)定打印流程非常重要。3D Systems 的所有 DMP打印機使用獨特的氣流管理系統(tǒng)來確保此獨立性。過濾器狀態(tài)和氣流受到實時監(jiān)控，以保護處理條件。

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