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更深入了解3D打印,依照國際、國家標準 ,重新梳理增材制造技術路線(2)

時間:2022-12-08 10:53 來源:格智學院 作者:admin 閱讀:

原理圖來源:國標GB/T35021-2018增材制造工藝分類及原材料
英文名稱:Powder Bed Fusion
英文縮寫:PBF
中文名稱:粉末床熔融
技術定義(ISO):Additive manufacturing process in which thermal energy sselectively fuses regions of a powder bed.
技術定義(GB/T):通過熱能選擇性地熔化/燒結粉末床區(qū)域的增材制造工藝。
技術細分(ISO):
PBF-LB:能量源為激光
PBF-EB:能量源為電子束
PBF-IrL:能量源為紅外光
歸屬此類的常見增材技術(俗稱):SLM, SLF, EBSM, EBM, SLS等

△該視頻為PBF常見增材技術的一種-SLM

Sheet Lamination(SHL)薄材疊層

原理圖來源:國標GB/T35021-2018增材制造工藝分類及原材料
英文名稱:Sheet Lamination
英文縮寫:SHL
中文名稱:薄材疊層
技術定義(ISO):Additive manufacturing process in which sheets of material are bonded to form a part.
技術定義(GB/T):將薄層材料逐層粘結以形成實物的增材制造工藝。
技術細分(ISO):
SHL-AJ:粘結劑粘結
SHL-UC:超聲波固結
歸屬此類的常見增材技術(俗稱):LOM, UAM等

△該視頻為SHL常見增材技術的一種-LOM

VAT photopolymerization(VPP)立體光固化


原理圖來源:國標GB/T35021-2018增材制造工藝分類及原材料
英文名稱:VAT photopolymerization
英文縮寫:VPP
中文名稱:立體光固化
技術定義(ISO):Additive manufacturing process in which liquid photopolymer in a vat is sselectively cured by light-activated polymerization.
技術定義(GB/T):通過光致聚合作用選擇性地固化液態(tài)光敏聚合物的增材制造工藝。
技術細分(ISO):
VPP-UVL:紫外激光束曝光固化
VPP-UVM:通過選擇性地透過掩模照射紫外線進行固化
VPP-LED:通過發(fā)光二極管的光曝光進行固化
歸屬此類的常見增材技術(俗稱):SLA, MJP, TPP, VAM, DLP, CLIP, LCD等

△該視頻為VPP常見增材技術的一種-SLA

金屬增材技術路線及成熟度

從標準中對增材制造技術分類的定義來看,7大類增材制造技術是從技術原理層面進行區(qū)分,并沒有明確的劃分金屬或非金屬增材技術。那么,適用于金屬的增材技術路線有哪些呢?

下圖是基于Ampower出版的金屬增材技術路線圖,對常見的金屬增材技術路線依據(jù)標準中的分類進行了標注。我們不難發(fā)現(xiàn),事實上,7大類增材制造技術均可用于金屬材料增材,而其中以屬于PBF和DED兩類的技術路線最多。




“技術就緒指數(shù)”(Technology Readiness Level,縮寫“TRL”),也稱為“技術備便水平”,是一種衡量技術發(fā)展 (包括材料、零件、設備等) 成熟度的指標,與1970-1980年代被NASA發(fā)展起來,后來被推廣到美國國防部、美國能源部、歐洲航天局等美國聯(lián)邦政府的機構及國際公司所使用。TRL評估等級分9個等級,9級代表技術最成熟,而6級則是代表進入航空航天領域應用的準入門檻。在NASA工程師發(fā)表的相關文獻中指出,PBF-LB已達到TRL9,而PBF-EB, DED-LB, DED-EB, DED-Arc等技術成熟度均已達到TRL6或以上。



Ampower也開發(fā)了一個基于兩個指數(shù)的模型來表征增材制造技術的成熟度。其中,技術成熟度指數(shù)評估了工藝能力、系統(tǒng)可靠性和可用性,并實施了質量控制措施;工業(yè)化指數(shù)評估已安裝的系統(tǒng)基礎、供應鏈、材料可用性、公眾知識和研究以及每種技術的標準化。每個類別都根據(jù)其具體重要性進行加權。通常,技術成熟度首先增加,工業(yè)化隨之而來。基于Ampower發(fā)布的2022金屬增材成熟度指數(shù),我們也可以看出,在金屬增材的技術中,目前最成熟的是PBF和DED技術,均達到了工業(yè)化應用的程度。而從當前的市場規(guī)模數(shù)據(jù)來看,也印證了這一結論,2021年全球金屬增材設備銷售額達到9.9億歐元,其中PBF已實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)應用占總份額83.8%,DED也已進入工業(yè)化應用占9.1%。





主流金屬增材技術對比
為了更深入的了解金屬增材技術原理、應用場景、優(yōu)勢與局限性,等等,英尼格瑪將綜合權威文獻中的研究內容,對成熟度最高的PBF-LB, PBF-EB, DED-LB,DED-EB, DED-Arc五種金屬增材技術路線從增材尺寸、效率、適用材料、零件復雜度、精度、成本、性能、后處理、技術成熟度等維度進行對比,以期為金屬增材制造設計和工藝選擇提供參考依據(jù)。

(責任編輯:admin)

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