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头脑风暴:如何降低金属3D打印粉末成本?

南极熊导读:金属3D打印正在逐渐走向批量规模化应用,如果成本得到50%以上的下降,应用规模可能会扩大10倍甚至100倍。在“设备-材料-3D打印”这个产业链条中,其中一个很重要的问题是,如何降低3D打印金属粉末成本?

在2020年7月26日央视播出的《开讲啦》节目中,北航王华明院士分享了课题组在“钛合金大型整体主承力结构件激光快速成形技术”方面的科研工作和成果,在节目最后的观众问答环节,王院士谈到未来3D打印技术随着材料成本的下降,打印效率的提升,打印尺寸的变大,一定是一项变革的技术。

其中,关于如何降低金属材料成本,王院士提到,从金属矿冶炼之后一两步,直接还原成球形金属粉末材料是最便宜的。而现在使用最多的方法是经过好几步加工成棒材之后,再雾化加工成粉末,成本依然贵。

这一技术思路,与FDM 3D打印技术中所使用的材料现状类似,绝大部分FDM 3D打印机使用的丝材需要先使用高分子聚合物拉成丝,然后再供3D打印机使用。而一部分FDM 3D打印则开始尝试直接使用颗粒料高分子聚合物作为材料,直接高温熔融从喷嘴喷出,层层堆叠而实现3D打印。这样一来,材料成本降低60%以上。

头脑风暴:如何降低金属3D打印粉末成本?

△酷鹰机器人展出的FDM用颗粒料

那么王院士在节目中提到的思路是否可行,在国内的金属粉末3D打印厂商中的实施情况又是怎么样的呢?国内的金属3D打印粉末厂商又是如何有效降低成本的呢?

头脑风暴:如何降低金属3D打印粉末成本?

△常用的金属3D打印粉末材料

南极熊请教了国内多家3D打印金属粉末厂商。请看下面的头脑风暴。

赛隆金属:

直接气雾化做粉,抑或加工成丝材或者棒料再来做粉是由本身制粉技术的原理来决定的,没办法改的。降成本一方面得尝试扩大铺粉粒度上限,比如激光打印扩展到63微米,或者更大的75微米,因为很多大件最看重的是尺寸精度,可以适当放弃一点表面精度。提高粒度十几微米,对粉末的综合利用,激光打印的成本降低都会有利。另外,还是整体行业应用量还有进步空间,只要能工业化大批量使用打印技术,气雾化和旋转电极或者其他技术的成本基本差不多。另外,这些雾化技术出来的粉末品质也不一样,不能从技术角度去比较降成本。还是从应用端考虑,细粉适当提高使用粒径,粗粉在同轴送粉方面能大批量消耗,粉末综合利用,厂商和使用厂商的成本都能降下来。粉末成本从这些年已经降了很大一块了,如果行业能继续保持高增长,成本还会继续降,市场会做出选择的,大家都在想办法。

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