研究人員使用電脈沖對金屬3D打印零件進行精細的后處理

魔猴君  行業資訊   1767天前

近日，據魔猴網了解 ，薩爾大學（Saarland University）的研究人員開發了一種非接觸式方法，可以將3D打印的金屬零件轉換成用于專業應用的高精度技術零件。這項新技術利用電化學加工（ECM）將增材制造的金屬部件后加工成具有復雜幾何形狀和幾千分之一毫米尺寸公差的精密零件。這種方法旨在改善在汽車和航空航天等行業中必須滿足極其嚴格的尺寸要求的應用中金屬3D打印零件的實現。

薩爾大學（Saarland University）的DirkB?hre教授解釋說：“我們的后加工增材制造金屬零件的技術提供了一種經濟高效的方法，可以生產高精度功能性表面，用于要求嚴格公差的應用。它使大量零件可以高效，經濟地進行后處理。”

薩克蘭大學的DirkB?hre教授（左，與他的研究小組的Stefan Wilhelm一起在這里）。圖片來自薩爾大學。

 滿足特殊應用的尺寸要求

復雜的技術系統，例如為汽車，飛機或火箭提供動力的發動機，是由大量高度專業化的金屬部件制成的。通常，為了確保這些零件完美地裝配在一起并能夠承受極端的機械應力，必須非常精確地制造它們中的每一個。 公差可能在微米范圍內，B?hre教授與薩爾大學的研究團隊一起開發了新的后處理方法。

從引擎零件到解剖模型，金屬3D打印已經成為制造具有復雜幾何形狀的組件的既定方法。然而，研究人員指出，經常在許多專業應用中逐層構造零件的3D打印不能滿足極其嚴格的尺寸要求。并且在某些情況下，零件的幾何形狀可能過于復雜，無法通過常規金屬3D打印來生產。

因此，B?hre教授和他的團隊設定了精煉3D打印金屬零件的目標，以使它們的尺寸正確到幾千分之一毫米。研究小組是精密加工和精加工領域的專家，他們開發了新穎的技術，將金屬3D打印與ECM相結合，這是一種通過電化學工藝去除金屬的方法。通過電化學去除材料，即使是最復雜的幾何形狀也可以用最堅硬的金屬制成。 B?hre解釋說：“我們的非破壞性，非接觸式制造技術使我們能夠高效地加工具有復雜幾何形狀的零件，即使是由高強度材料制成的零件。”

     DirkB?hre教授（右）與研究員Shiqi Fang（左）和他的研究小組的技術助理Stefan Wilhelm（中）

 通過電化學加工對3D打印金屬進行后處理

B?hre教授的工藝是將3D打印的金屬零件浸入流動的電解液中，然后將其電化學加工成所需的幾何形狀，公差可達千分之幾毫米。據中國3D打印網了解，這可以在沒有任何機械接觸的情況下完成，并且不會對工件施加任何機械應力。為此，工程師僅需要電源即可。高電流在工具（陰極）和導電工件（陽極）之間流動，在這種情況下，導電工件為3D打印金屬部件。然后將金屬零件浸入導電流體（電解質）中；電化學加工過程會導致從工件表面去除微小的金屬顆粒。

工件表面上的金屬原子以帶正電的金屬離子的形式進入溶液，使工件可以非常精確地獲得所需的幾何形狀。 通過調節電流脈沖的持續時間和工具的振動，我們可以非常均勻地去除表面材料，從而留下特別光滑的表面并實現高尺寸精度，。

研究人員嚴格檢查了所使用的不同金屬以及所涉及的各個工藝步驟，以便對這種方法有透徹的了解。“通過認真檢查工藝技術和材料性能，我們可以改進和優化電化學方法，從而以更高的精度獲得甚至更光滑的表面或更復雜的幾何形狀，”B?hre教授解釋說。 該團隊進行了許多實驗，其中他們首先3D打印金屬零件，然后確定如何優化后續的電化學加工階段以產生所需的結果。 “我們詳細研究了不同的材料和工藝參數如何相互作用，然后確定如何配置整個生產工藝。”

魔猴網點評：縱觀全球金屬3D打印市場， 已經有很多公司采取了各種步驟來推進不同公司通過增材制造生產的金屬零件的后處理。在2019年，總部位于佛蒙特州的金屬增材制造公司A3DM Technologies與西班牙先進技術公司GPA Innova宣布了一項合作關系，以開發GPA Innova的“ DryLyte”干法電拋光工藝的優化工藝參數，該工藝用于粉末基增材制造中的金屬合金。

此外，位于考文垂的英國制造技術中心（MTC）于2018年7月公布了其FlexiFinish項目的結果。該項目旨在通過提供自己的自動化添加劑來解決通過增材制造生產的金屬零件表面質量差的問題。制造金屬零件的后處理解決方案。

來源：中國3D打印網