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借助FT4粉體流變儀優(yōu)化增材制造技術


來源:美國麥克儀器公司

[導讀]  增材制造技術,也稱3D打印,是一種具潛力的開創(chuàng)性高效制造技術。它所涉及到的“打印”過程往往比較復雜。逐層添加粉體形成緊密排列的粉堆,然后選擇性地燒結(jié)成整體?刂品垠w性能對于加工效率和終產(chǎn)品質(zhì)量非常關鍵。粉層形成時,粉體如何流動和壓縮,是決定性能的重要影響因素。


增材制造技術,也稱3D打印,是一種具潛力的開創(chuàng)性高效制造技術。它所涉及到的“打印”過程往往比較復雜。逐層添加粉體形成緊密排列的粉堆,然后選擇性地燒結(jié)成整體?刂品垠w性能對于加工效率和終產(chǎn)品質(zhì)量非常關鍵。粉層形成時,粉體如何流動和壓縮,是決定性能的重要影響因素。原料的差異可能導致堆積密度不一致、發(fā)生分層不均勻、抗拉強度低以及表面光潔度不達標。

FT4粉體流變儀(下圖)作為通用粉體測試儀,全面檢測粉體材料的特性。這些信息與工藝經(jīng)驗相結(jié)合,可提高加工效率同時有助于質(zhì)量控制。能夠測量動態(tài)流動性以及整體性能,例如密度、可壓性和透氣性,并且集成了剪切盒和壁面摩擦測試。

FT4粉體流變儀 

選用來自同一供應商的三種不銹鋼樣品在FT4粉體流變儀上進行測試并分析。三種材料均來自同一供應商,其粒度分布幾乎相同,并且在休止角和漏斗流動測試中反映出相近的流動性。然而實際制造工藝中卻發(fā)現(xiàn)表現(xiàn)迥異,金屬粉體A和B呈現(xiàn)可接受的特性,然而金屬粉體C經(jīng)常發(fā)生堵塞而導致終產(chǎn)品不合規(guī)。

 

金屬粉體C(上圖)的比流動能明顯較大,說明具有較高的機械咬合程度和顆粒間摩擦作用?梢娮陨砹鲃幼枇Φ脑黾邮菍е碌蛻Νh(huán)境下堵塞和其它流動相關問題的常見原因。

金屬粉體C(上圖)粉床產(chǎn)生較高的壓降,表明其透氣性比較低,不易釋放傾倒過程中包覆的空氣,使得沉積過程中粉體夾帶的空氣量增加,導致粉層不均勻,成品內(nèi)存在孔隙。

對于不同供應商使用同一制造方法生產(chǎn),以及同一供應商使用不同制造方法生產(chǎn)的合金樣品,進行類似的考察。

 

剪切盒測試(上圖)能夠區(qū)分出由于制造方法變化造成的差異。這表明許多變量所帶來的影響可能超出使用者的控制范圍,突出了原料定期且深入評估的必要性。然而,僅使用剪切試驗,即使采用兩個不同供應商的原料,仍然可能將相同制造工藝所生產(chǎn)的樣品歸為一類。

 


選用動態(tài)測試(上圖)則可以區(qū)分三種樣品之間的明顯差異,識別兩個供應商的樣品。方法1制備所得的樣品在低應力的操作時,呈現(xiàn)自由流動的行為。這種動態(tài)表征下的差異更能看出不同變量對流動性能的影響。

以上的結(jié)果都說明全面表征粉體的特性是十分必要的,尤其是依賴于粉層精準沉積的增材制造工藝,需要選擇一種適合的表征手段,評價工藝適合且批次間穩(wěn)定的原料,才能確保產(chǎn)品的質(zhì)量。

如何評價增材制造領域中加工相關的粉體性能,更多信息請查看視頻。

 

欲知更多信息,或預約FT4粉體流變儀演示,歡迎聯(lián)系:

麥克默瑞提克(上海)儀器有限公司

地址:上海市民生路600號船研大廈1505-1509室

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關于麥克儀器公司

麥克儀器公司是提供材料表征解決方案的全球廠商,在密度、比表面積及孔隙度、粒度及粒形、粉體表征、催化劑表征及工藝開發(fā)等五個核心領域擁有儀器和應用技術。
麥克儀器公司成立于1962年,總部位于美國佐治亞州諾克羅斯,在全球擁有400多名員工。公司同時具備豐富的科學知識庫和內(nèi)部生產(chǎn)制造,為石油加工、石化產(chǎn)品和催化劑、食品和制藥等多個行業(yè),以及下一代材料例如石墨烯、MOF材料、納米催化劑和沸石等表征提供高性能產(chǎn)品。公司設有Particle Testing Authority(PTA)實驗室,可提供商業(yè)測試服務。
戰(zhàn)略收購富瑞曼科技有限公司(Freeman Technology Ltd)和PID公司(PID Eng & Tech),也反映公司一直致力于在粉體和催化等工業(yè)關鍵領域提供優(yōu)化、集成的解決方案。


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