敬業增材3D打印技術創新大盤點
發布時間：
2023-01-11 12:39
增材制造3D打印優化激光掃描策略
增材制造3D打印通過優化激光掃描策略，由線性掃描改為棋盤式掃描，降低熱應力，解決因應力變形造成基板撕裂問題。
金屬3D打印中，激光掃描線是零件成型的最小構成元素，為了減少應力集中，把長掃描線分割后以搭接形式形成各種形狀區域，再分別以不同的先后次序掃描這些區域，即形成不同的掃描策略。金屬零件成型過程中搭接過多將直接導致區域內熱應力集中，或造成零件變形量過大，或導致零件產生裂紋，與此同時，局部熱輸入過大，零件內部缺陷增多，造成零件力學性能的下降。
針對此種情況，公司優化掃描策略，采用棋盤式掃描，該掃描策略是基于棋盤格局，把一個整體分為若干個棋盤格，成形過程中以優化的順序跳躍掃描這些棋盤格，打印效率可提升20%。
該種掃描策略適用于具有大橫截面的零部件，將大橫截面劃分為若干的小棋盤格，設定優化的掃描路徑，從而可減小打印中產生的熱應力集中，減少零件內部產生裂紋及缺陷，也可降低零件發生翹曲的可能，降低了打印過程中變形的風險，產品合格率提升30%，為后續業務開拓奠定基礎。
攻克了鈦合金長條實體零件打印難題
4月份，敬業增材與某客戶合作鈦合金零件打印項目，攻克了鈦合金長條實體零件打印難題。
此次需打印的鈦合金零件為長條實體形狀，鈦合金粉末在成形過程中內應力極大，輕則零件變形起翹、支撐開裂，重則撕裂基板、損壞刮刀。此次打印的難題在于成形過程中“內應力控制及零件變形開裂預防”、“內部質量保障及力學性能控制”。
第一次打印出的零件出現了支撐和實體均開裂的問題。針對此情況，技術人員進行了固定參數的分組實驗，得到了在激光功率都是320W的前提下，使用條帶掃面方式的內部殘余應力為40%-50%，所以在打印的過程中零件在內應力的作用容易損壞，下一組實驗為激光功率都是320W的前提下，使用棋盤掃面方式，得到的殘余應力為15%-25%，所以掃描的方式要大大優于條帶掃描方式，在后續打印中為了保證零件性能的情況下采用棋盤式燒結策略，會使打印件的內部殘余應力減小，大幅度降低內應力；提高基板的加熱溫度；優化單層打印厚度、支撐等措施，最終完成了零件的打印且零件與支撐均無起翹開裂現象，滿足客戶使用性能要求。
3D打印技術制造的鈦合金零部件，強度非常高，尺寸精確，其機械性能優于鍛造工藝。鈦合金因其良好的生物相容性及優異的機械性能，最主要的應用為生物醫用材料、航空航天、精密儀器等。此次敬業增材攻克鈦合金長條零件打印難題，積累了豐富打印經驗，將為敬業增材做大做強再添助力，提高其高端應用以及高附加值。
增材制造攻克鋁合金薄壁件技術
增材制造與沈陽客戶合作鋁合金薄壁航空件項目，由于該件最薄處僅為0.48mm，在前兩次打印完之后存在變形，最大變形處達0.5mm，難以滿足客戶的使用要求。
由于薄壁零件具有重量輕、節約材料、結構緊湊等特點，但零件結構的設計趨于復雜薄壁型。鋁合金薄壁結構件的加工變形預測的理論分析與加工變形控制技術研究難點。針對此情況技術人員和領導主管制定兩個打印方案，第一個是在最薄處外側加0.3mm余量，打印完成后通過外委機加去余量達到圖紙要求，第二個是在外側都加上網格支撐，和樹形支撐來增強該件最薄處改善其變形量，從多方面綜合考慮，盡量將多種因素的影響縮小到最低限度，以保證鋁合金薄壁件的高精度，最終采取了第二個打印方案，在打印完成后，支撐去完，表面打光，最后經過三維掃描得到的數據與原數據進行對比相差+-0.1mm，完全滿足了客戶的使用要求。
基于鋁合金材質特性原因，薄壁件使用機加工的方式無法成型，故薄壁件在近些年使用增材制造的方式加工非常有優勢，此次增材制造針對薄壁鋁合金件技術的攻克成功，將會為以后打印此類工件奠定基礎，拓展業務板塊，樹立行業地位。
挑戰極限 成功打印大尺寸薄壁件
6月份，敬業增材與北京某研究所合作一批高溫合金零件，該批零件的特點是尺寸大，壁厚薄，零件最大尺寸達到了390mm*365mm*325mm，最薄處僅為1.5mm，可以說打印難度非常大。大型復雜薄壁零件的打印對各種加工工藝來講都極具挑戰性，應力、變形、冶金缺陷是困擾復雜薄壁零件制造的主要因素，且該批零件是用于重要的科研項目上，交貨期時間非常緊，要想在短時間內打印完成如此高難度的零件還是有一定困難的，在打印腹鰭這個零件時，考慮到該件的壁薄，在打印過程中容易出現變形，故對此進行了實驗性打印，結果跟預想的一樣，在打印到50mm處零件就出現了變形。針對此問題我公司技術人員進行了討論，如何才能保證打印成功，零件即不能變形，還容易去除支撐，最終定的方案是在建模軟件中對其進行加固，在零件周圍添加薄壁肋，使其在打印的過程中既能固定該件不產生變形，又能便于后期處理，按照此方案打印一次成功。
敬業增材突破大尺寸瓶頸、大面積薄壁零件SLM成形工藝等眾多技術難題，成功完成零件打印，獲得客戶好評，且是目前敬業增材打印最大的高溫合金零件。?
敬業集團子公司敬業增材建立從增材制造原材料（金屬粉末）生產，到激光熔覆修復、3D打印產品、粉末工模具鋼生產多條智能制造生產線，是一家集專業研發、生產、銷售高端氣霧化金屬粉末、激光再制造、3D打印服務于一體的全流程增材制造公司，歡迎大家前來洽談！
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