华南理工刘斌：金属3D打印模具的11个问题；阻碍应用的9大要素

2019年8月25日，武汉易制科技隆重发布了粘合剂微滴喷射金属3D打印机、宣布彩色3DP 3D打印技术开源。南极熊3D打印网作为战略合作媒体见证了这个对于国内甚至国际来说，都具有重要意义的发布会。在会上，华南理工大学机械与工程学院教授、广东省机械模具科技促进会副秘书长 刘斌发表了《金属增材制造技术在模具行业中的应用》的演讲。



模具行业特别关心的是几个问题
1.金属增材制造技术的原理是什么？
2.金属3D打印的原材料性能以及价格如何？
3.金属3D打印的设备情况
4.金属3D打印的模具质量：精度、强度、刚度、表面质量以及寿命等
5.金属3D打印适合的场景是什么？


6.金属3D打印的优缺点是什么：
7.如何具体应用金属3D打印技术：
8.什么是随形冷却技术？
9.如何设计具有随形冷却水道的注塑模具？
10.如何制造具有随形冷却水道的注塑模具？
11.阻碍该技术推广应用的要素是什么？

用于3D打印的金属粉末
金属增材制造的质量，跟金属粉末的特性什么相关，包括粉末的化学成分、粒度以及分布、粉末的球形度、流动性、松装密度等。
那么国外有哪些适用于增材制造行业的粉末呢？

主要生产公司有：

• 瑞典山特维克osprey
• 美国卡彭特技术
• 吉凯恩
• AP C
• 英国LPW
• 法国erasteel
• 德国世泰科
• 瑞典郝格纳斯
• 印度普莱克斯
• nanosteel
  

• 美国阿美特克：不锈钢、ni基合金、co基合金、不锈钢粉末、工具钢金属粉末。
• 美国argen  corporation主要为牙科提供：au、pt、pg、ag、cu合金金属粉末。
• 意大利leger group提供：金、银金属粉末、以及co基、ni基合金粉末日本大阪钛业：钛合金金属粉末
• 美国pyrogrnrsis主要为国防部门提供：TI、Niobium、Nitinol、AL基合金
• 英国cooken gold为首饰行业提供：金等贵金属粉末
• 增材制造设备厂商例如：Concept Laser 、EOS、SLM Solutions、Renishaw、Exone等也提供金属粉末
  

粉末质量评价的技术指标：
1.常规指标
化学成分
可粒度分布

2.参考指标
粉末度球形度
流动性
松装密度


3D打印金属粉末，对氧含量等有要求，化学检测应用最广的方法是：化学分析法和光谱分析法。


金属粉末的颗粒度分布可以通过：激光粒度分析仪分析



松装密度


△金属模具的快速制造技术，将3D打印技术的快速性、以及可以制作几何形状及其复杂零件或模具的优越性结合起来。


后处理工艺也非常重要










△3D打印随行冷却水路比传统方法切削量少，产品热变形减少、成本降低。


随形冷却注塑模具的设计，大大优化模具导热效率和脱模速度



技术进展与总结
主要研究内容
3D打印工艺技术参考规范
兼顾3D打印机械物理性能，表面质量与打印成本的前提下，通过实验对比，研究完全与部分融化层积3D打印方法，3D打印激光功率、扫描速度、扫描件局、单层厚度、预热温度等主3D打印参数与3D打印材料、形状、尺寸以及机械物理性能、之间的变化规律以及适用范围。

3D打印体的加工处理技术
研究不同材料3D打印体合理的实效与热能护理方法，制定热处理温度、升温速度、保温时间、等技术规范，消除应力集中。


阻碍该技术推广应用的要素
1，模具钢粉末材料的种类有限，价格奇高
2，金属3D打印设备价格偏高，使用成本大
3，成型工艺参数多，工艺偏复杂
4，需要专业人员熟悉模流分析软件，随行水道设计复杂
5，成型模具金属零件的质量以及一致性，有待提高
6，成本、效率、速度、精度与传统有相差
7，模具上的应用范围有待扩大
8，人们的观念有待更新
9，金属3D打印模具市场有待扩大