金属印刷材料のリサイクル速度は高いですか？

一、技術原則：資料の選択とインターフェイスの制御の背後にある主なアイデア。
Multi {-金属3D印刷の主な目標は、2つ以上の金属を冶金で融合させることです。これを行うには、パウダーベッドの融解（SLM/L - PBF）と指向エネルギー堆積（DED）の2つの主な方法があります。例としてSLMテクノロジーを使用すると、マルチ-金属印刷を可能にするために、3つの基本的な技術的問題を解決する必要があります。
材料の互換性の制御
10％未満の熱膨張係数の差があり、融点の差が200度未満の金属の組み合わせを選択します。 NASAは、GRCOP - 42銅合金（融点1083度）とHR - 1ニッケルベースの高温合金（融点1390度）の組み合わせを使用して、ロケットエンジン燃焼チャンバーを作ります。レーザーエネルギー密度（120-150 j/mm³）を制御し、スキャン速度（800-1200 mm/s）を制御して、2つの材料を結合する0.3mmの遷移層を作成します。界面の引張強度は420 MPaで、これは典型的なろう付け方法よりも60％高くなっています。
粉末拡散システムの改修
従来のシングル-材料粉末拡散プロセスは、Multi -金属交互堆積の要件には不十分です。 Fraunhofer IGCV Laboratoryの静電吸着粉末拡散装置は、-5000Vの静電フィールドを建設プラットフォームに供給することにより、異なる金属粉末を選択的に吸着させることができます。システムは、CW106C銅合金粉末（内層）と1.2709スチールパウダー（外層）を非常に正確に広げ、銅製スチールジャケットをスラストチャンバーにします。また、粉末の98％を回復します。これは、典型的な機械的スクレーパーパウダーの広がりの3倍の効率です。
プロセスパラメーターをリアルタイムで制御します
複数の金属で印刷する場合、レーザー強度、スキャン方法、およびその他の設定は、各材料領域のリアルタイムで変更する必要があります。 Meltioの3E金属堆積技術は、スマートセンサーを使用して、溶融プールの温度にリアルタイムで目を向けています（±5度の誤差）。また、チタン合金（400Wのレーザー出力）とアルミニウム合金（250Wのレーザー出力）の堆積パラメーターも自動的に一致します。航空エンジン用のブラケットを製造するとき、この技術はチタン合金領域を38％硬くし、アルミニウム合金エリアは18％長くなり、単一材料の印刷パフォーマンスよりも25％優れています。
2、一般的な使用：ラボから工場の練習への移動
1。航空宇宙：燃焼室をより軽く、熱の管理に向けて作る
ロケットエンジンの燃焼室は、3000度でガスフラッシングを処理し、- 180度で液体酸素冷却を処理できる必要があります。従来の製造における銅合金の裏地とニッケル-ベースの合金シェルをリンクするには、爆発物と一緒に溶接する必要があります。この手順には最大6か月かかる場合があります。 Multi -金属3D印刷技術を使用した後、SLM技術を使用して作られたドイツのSafran Groupの銅鋼のバイメタリック燃焼室は、製造時間を半分に削減し、40％軽量にしました。主な革新は、機能的に段階的な材料設計の使用です。銅合金（GRCOP-84）と鋼（316L）の間には、厚さ0.5mmのニコラリー遷移層があります。この層は、熱膨張係数を16.5×10°/度から12.8×10°/度にスムーズに変化させ、界面で応力集中を取り除きます。
2。エネルギー機器：製造におけるコンフォーマル冷却チャネル革命
射出型の製造では、従来の冷却水チャネルは、処理制限のためにほとんどまっすぐです。これにより、金型の温度フィールドが不均一になり（最大30度の分散があります）、成形製品の品質が低下します。 AerosintのバイメタルSLM技術は、金型インサート内の銅合金（CUCR1ZR）冷却チャネルを印刷し、冷却を3倍効果的にします。この方法は、45秒から18秒に自動車バンパー金型を作るための冷却時間を削減し、シングル-ピース生産のエネルギー使用を60％削減し、金型を200万倍以上長くします。
3。生物医学：パーソナライズされたインプラントのパフォーマンスのカスタマイズ
従来のチタン合金の補綴関節が骨と完全に統合されるのに6〜12か月かかります。ノースウェスタンポリテクニカル大学の研究者は、3D印刷チタンタンタルバイメタリックインプラントへの新しい方法を思いつきました。彼らは、チタン合金（TI6AL4V）の表面にタンタル（TA）多孔質構造（65％の多孔性、500μmの細孔サイズ）を置くことでこれを行います。これにより、インプラントと骨組織の間の結合が3倍強くなります。臨床的証拠は、この技術の股関節インプラントの手術後3か月の骨統合率が92％であることを示しています。これは、典型的なチタン合金インプラントの回復時間よりも50％短いです。