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低成本FDM桌面机成功进行3D打印和焊接不锈钢零件 

2020-03-03 11:59 发布

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据3D打印资源库了解,美国肯塔基州的萨默塞特社区学院(SCC)已成功使用改良的桌面3D打印机成功地对众多316L不锈钢金属零件进行了3D打印。然后,他们将这些零件进行TIG焊接,并获得令人满意的结果,表明它们将来可用于工业应用。
在低于600美元的机器上进行3D打印的金属零件,且可以使用传统的焊接技术成功地焊接在一起,这是此前没有人达成的研究。

升级和定制的FDM机器
SCC AM部门从几台预算 桌面FDM 3D打印机开始,每台平均价格不到450美元,并通过金属丝挤出功能对其进行了定制和升级。还对底板进行了修改,使其具有更好的附着力,以适应新材料的打印能力。经过此番改良后,每台打印机的总价格约为600美元。
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改良的低成本 桌面3D打印机正在打印注入型不锈钢板。 图片来源:SCC

材料制造商Virtual Foundry和化学专家巴斯夫为SCC提供了新机器中使用的金属注入长丝,对收缩等生产问题进行了计算,并对零件进行了3D打印。烧结专家DSH Technologies公司帮助SCC对3D打印零件进行装订和烧结。
最后,零件被转移到SCC的焊接部门,在那里使用钨极氩弧焊(GTAW),又名TIG焊接来焊接多个圆角和凹槽。圆角和凹槽已应用到六个金属3D打印零件上,结果被认为是巨大的成功。
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TIG焊接试样,带有角焊缝和角焊缝。图片来源:SCC

SCC高级焊接教授Karl Watson解释说:“焊缝流动非常顺畅,我们的焊缝控制非常好。由于3D打印和研究的性质,我们已经围绕焊接此类零件的概念进行了了解,我希望焊缝中会出现更多的气孔,但这些试样根本不是这种情况。我期待进行一些弯曲测试以确定潜在的延展性,以及使用SMAW,GMAW和FCAW焊接其他样品。”
零件的初始测试得出的硬度值略低于标准316L,尽管到目前为止,精加工后的显微检查尚未发现任何不一致之处。沃森还发现,焊接过程中的散热高于316 L不锈钢的标准。

SCC的后续步骤
SCC现在旨在将这种廉价的金属3D打印技术带入肯塔基州的精选公司和学术机构。该学院将提供有关其低成本机器的安装和组装的培训班。
这项工作由肯塔基州国家科学基金会(NSF)的EPSCoR(或刺激竞争研究的既定计划)拨款资助,一旦测试和安全准备工作完成,SCC将为教师选择培训地点,以开始将该技术应用到肯塔基州的员工队伍中。

SCC增材制造计划总监Wooldridge解释说:“当您查看航空航天和汽车行业对增材制造的所有重大投资以及已经在市场上使用3D打印技术生产的产品数量时,你会发现,任何先进的劳动力都需要这项技术的实用技能。拥有一支能够以很小的成本实现3D打印金属零件的员工队伍——这将是一场即将发生的创新革命。”
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在桌面3D打印机上生产的不锈钢零件,左后和右后板在打印后已焊接在一起。图片来源:SCC

SCC先前已从NSF获得了其增材制造平台的赠款,以帮助肯塔基州劳动力的教育和培训。在其他地方,比如德国,研究人员此前曾检验过增材制造零件的焊接,以创建个性化的串联零件。随着3D打印金属零件焊接方面的更多研究和资金投入,新旧技术的融合可能会产生重大的工业影响。
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