據(jù)3D打印資源庫了解,美國肯塔基州的薩默塞特社區(qū)學院(SCC)已成功使用改良的桌面3D打印機成功地對眾多316L不銹鋼金屬零件進行了3D打印。然后,他們將這些零件進行TIG焊接,并獲得令人滿意的結果,表明它們將來可用于工業(yè)應用。
在低于600美元的機器上進行3D打印的金屬零件,且可以使用傳統(tǒng)的焊接技術成功地焊接在一起,這是此前沒有人達成的研究。
升級和定制的FDM機器
SCC AM部門從幾臺預算 桌面FDM 3D打印機開始,每臺平均價格不到450美元,并通過金屬絲擠出功能對其進行了定制和升級。還對底板進行了修改,使其具有更好的附著力,以適應新材料的打印能力。經(jīng)過此番改良后,每臺打印機的總價格約為600美元。
改良的低成本 桌面3D打印機正在打印注入型不銹鋼板。 圖片來源:SCC
材料制造商Virtual Foundry和化學專家巴斯夫為SCC提供了新機器中使用的金屬注入長絲,對收縮等生產(chǎn)問題進行了計算,并對零件進行了3D打印。燒結專家DSH Technologies公司幫助SCC對3D打印零件進行裝訂和燒結。
最后,零件被轉移到SCC的焊接部門,在那里使用鎢極氬弧焊(GTAW),又名TIG焊接來焊接多個圓角和凹槽。圓角和凹槽已應用到六個金屬3D打印零件上,結果被認為是巨大的成功。
TIG焊接試樣,帶有角焊縫和角焊縫。圖片來源:SCC
SCC高級焊接教授Karl Watson解釋說:“焊縫流動非常順暢,我們的焊縫控制非常好。由于3D打印和研究的性質(zhì),我們已經(jīng)圍繞焊接此類零件的概念進行了了解,我希望焊縫中會出現(xiàn)更多的氣孔,但這些試樣根本不是這種情況。我期待進行一些彎曲測試以確定潛在的延展性,以及使用SMAW,GMAW和FCAW焊接其他樣品?!?br />
零件的初始測試得出的硬度值略低于標準316L,盡管到目前為止,精加工后的顯微檢查尚未發(fā)現(xiàn)任何不一致之處。沃森還發(fā)現(xiàn),焊接過程中的散熱高于316 L不銹鋼的標準。
SCC的后續(xù)步驟
SCC現(xiàn)在旨在將這種廉價的金屬3D打印技術帶入肯塔基州的精選公司和學術機構。該學院將提供有關其低成本機器的安裝和組裝的培訓班。
這項工作由肯塔基州國家科學基金會(NSF)的EPSCoR(或刺激競爭研究的既定計劃)撥款資助,一旦測試和安全準備工作完成,SCC將為教師選擇培訓地點,以開始將該技術應用到肯塔基州的員工隊伍中。
SCC增材制造計劃總監(jiān)Wooldridge解釋說:“當您查看航空航天和汽車行業(yè)對增材制造的所有重大投資以及已經(jīng)在市場上使用3D打印技術生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量時,你會發(fā)現(xiàn),任何先進的勞動力都需要這項技術的實用技能。擁有一支能夠以很小的成本實現(xiàn)3D打印金屬零件的員工隊伍——這將是一場即將發(fā)生的創(chuàng)新革命。”
在桌面3D打印機上生產(chǎn)的不銹鋼零件,左后和右后板在打印后已焊接在一起。圖片來源:SCC
SCC先前已從NSF獲得了其增材制造平臺的贈款,以幫助肯塔基州勞動力的教育和培訓。在其他地方,比如德國,研究人員此前曾檢驗過增材制造零件的焊接,以創(chuàng)建個性化的串聯(lián)零件。隨著3D打印金屬零件焊接方面的更多研究和資金投入,新舊技術的融合可能會產(chǎn)生重大的工業(yè)影響。
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