金属3 D印刷の歴史と冶金学の科学

発売日:2021-02-02

大きなデータ、VR、人工知能と比較して、今日の3 D印刷は、実際には非常に新しい技術ではありません。この技術には30年以上の歴史がある。

それで、多くの利点が金属3 D印刷においてありますか?印刷材料と冶金の分野での異なる金属3 D印刷技術の違いは何か?この問題では、3 D科学谷とGUは、金属のD印刷の冶金と加工科学を体験するために来る。

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メタルプリント

起源と次のステップ

金属添加物製造に関連した最も初期の3 d印刷技術の1つは,sls‐select&no . 116 . iveレーザ焼結技術であり,その時のプラスチック粉末を焼結するために用いられた。そして、1990年に、Manriquez FrayreとBourellは、SLS技術を通して金属製品を印刷するアプリケーションを実現しました。

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今日、我々は金属3 Dプリンティングに言及するとき、我々は通常SLM選択的レーザー溶融技術を参照して、SLS技術は金属以外の焼結材料に使用されます。

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SLM技術は、金属線、粉末を溶かすために電子ビーム、プラズマまたはレーザーを使用して、ネットの形で製造される近くに金属製品を溶接する別の金属3 D印刷技術を直接のエネルギー堆積技術を無視するように魅力的です。

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選択的レーザ焼結(SLS)技術は、1984年にオースティン大学のテキサスのカールデッカードと大学コンサルタントのジョービーマン博士によって適用されました。3 Dシステムは買収を通じてDTMからこの技術を獲得したが、2014年に特許が期限切れになった後、新たに出現した3 Dプリンタメーカーは、SLS(高価な工業印刷プロセス)を祭壇から製造することを目的とした。

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SLM Selec&Count 116 116の創設特許、IVEレーザー溶融は、ドイツのFraunhofer研究所が所有するレーザ技術研究所から来ており、この特許の有効期限は2016年12月である。eosは1995年に最初の市販slm装置を発売し,3 lシステム特許認可を取得してsls技術特許を使用する権利を得た。もう一つの会社Arcamは、Aderssonを通してEBM技術を使用する権利を得ました & 2000年にラルソンソンと特許を特許し,2002年に第1の商業用ebm印刷装置を発売した。

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独自の3 D印刷装置特許の完全な満了で、金属加工のプロセス制御、粉体技術の開発、およびGEによってARCAMと概念レーザーの取得とともに、金属3 D印刷も成熟期に案内されています。GE&Count社のグレッグ・モリスのグレッグ・モリスによると、GEは2〜3年で3 D印刷の速度を上げ、将来の100倍のスピードに達することを期待している。設備加工技術の向上,資材の連携,価格の合理化に伴い,金属3 d印刷は工業化の分野でより広い道を結ぶ。このような技術的な波を得るためには,加工や応用のため,金属3 d印刷の冶金処理を理解する必要がある。

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確かに、金属加工のプロセスでは、多くの微妙なことが起こる。slm‐select&chen 116 . iveレーザ溶融技術を例にとってみた。粉末のレーザ溶融過程では、各レーザスポットは、微細な溶融プールを生成し、粉末を溶融して固体構造に冷却することにより、スポットの大きさとパワーの大きさによってもたらされる熱が、この微小な溶融プールの大きさを決定し、その部分の微結晶構造に影響を及ぼす。また、粉末を溶融させるためには、十分なレーザエネルギーを透過させて粉末を中心領域に溶融させ、完全に緻密な部分を形成するが、同時に熱伝導はレーザスポットの周囲を超えて周囲の粉末に影響を与える。半溶融粉末が出現し,孔が生じた。

装置分野から、レーザー位置決めと焦点を達成するために、3 D科学谷の市場調査によると、大部分のレーザー溶融システムは、ガルバノメーター走査ガルバノメーターを使います。最新の技術は,ガルバ振動計の上流にレーザビームラインを通過するダイナミックフォーカスシステムシステムである。光学系の焦点距離を調節するために、中央により小さなレンズを置いてください。

アプリケーション側では、機器構成などの剛性条件に加えて、冶金的性能も金属3 D印刷プロセスの多くの条件に関連している。処理パラメータの設定、粉末品質、粒子条件、処理中の不活性雰囲気の制御、レーザースキャニング戦略、レーザースポットサイズ、粉末との接触、溶融池、冷却制御など、すべての異なる金属の結果をもたらす。

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一般的に言えば、処理が速いほど、表面粗さは高くなる。加えて、残留応力は、DEDおよびSLM処理技術に直面する一般的な話題であり、残留応力は、後処理および機械的性能パラメータに影響する。しかし、3 D科学バレー市場調査によると、金属の制御能力に基づいて、残留応力は、再結晶化と微細等軸結晶構造の形成を促進するために使用することができます。

過去5年間に,金属印刷プロセスの微細構造と新しい合金の加工特性を理解する上で多くの進歩がなされてきた。同時に,微細構造の不均一性も観察された。この点において、特性化作業(柱状、高配向性、気孔率等)は、金属の3 D印刷のプロセス制御能力を向上させるだけでなく、材料の準備と後処理のためにも新たな要件を提示する処理冶金のさらなる理解を得るために使用される。


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