粉末流动在3D打印中的重要性

在这次采访中，AZoM采访了ExOne公司的研发总监Andrew Klein，谈论了3D打印中粉末流动的重要性。

您能简单介绍一下ExOne和它提供的AM技术吗?

Exone公司（Exone）是从Extrude Hone Corporation的旋转之中，成为佩塞公司（Exone）的旋转。我们提供3D打印机，印刷产品和相关服务，以帮助公司利用并在现有的制造业务中集成3D打印。1996年，我们获得了在MIT（Massachusetts Tearchitutitute）为金属和沙零件开发的3DP（三维印刷）过程的许可。从那时起，我们已经开发了和商业化的系统和材料，以最佳地满足汽车，航空航天，重工业和能源领域的应用。欧洲杯足球竞彩用沙子，陶瓷和金属粉末印花是我们的核心专业领域。

图像积分：Exone

你能解释一下粘合剂喷射技术是如何工作的吗?并突出说明它在哪些应用中特别有用?

在粘结剂喷射中，使用液体粘结剂来选择性地一层一层地加入粉末颗粒。欧洲杯猜球平台这个过程首先是扩散一层薄薄的粉末，然后打印头有策略地将粘结剂滴入粉末床中——就像喷墨打印在纸上一样——工作箱随后降低，又扩散了一层粉末。逐步分层的粉末和粘合剂建立一个完整的部分，未使用的粉末(约95%)回收。

粘合剂喷射可用于印刷各种材料，包括许多不同的金属，沙子和陶瓷。欧洲杯足球竞彩砂铸件不需要进一步加工，但金属结构通常是固化和烧结，如金属注射成型（MIM）中。具有互补材料和/或热正向压制的渗透也可用于用所需性能递送成品组分。

与其他AM技术一样，粘结剂喷射技术在降低产量方面尤其具有成本效益。例如,生产一种小型、复杂组件的速度每年大约1000000个零件,MIM通常是最昂贵的选项,但对于低卷,每年在该地区的200000个零件,模具的成本将粘结剂喷射的优势。然而，与任何部件一样，确切的生产数量将取决于应用程序。

就独特效益而言，粘合剂喷射不使用热量在施工过程中熔化或焊接颗粒，避免剩余应力的积聚和释放它们的任何后续要求。欧洲杯猜球平台此外，显影部通过松散的粉末支撑，否定任何要求，以从构建板上移除部件。扩散速度通常优于替代AM过程的速度，使整体构建速度具有高度竞争力。这些益处与打印非常大的物体的灵活性使得粘合剂喷射许多AM应用的最佳选择。

您使用的金属粉末类型是什么?它们的性能是什么?

在历史上，3D打印用于“形状和适合”，主要用于原型设计。随着向工业生产用途的过渡，所使用的金属粉末已受到更严格的审查。我们拥有用于各种行业的合格材料，我们欧洲杯足球竞彩最初的重点是不锈钢，我们将继续发展更多。我们通常使用的其他金属有工具钢、铜、铬镍铁合金和钨。

粒度分布是AM金属粉末的重要公制，特别是关于烧结性能。移动到更精细的粉末减少了达到某种烧结密度所需的温度和时间，降低了坍塌和尺寸完整性损失的机会。通过SEM量化的颗粒形态也是粘合剂相容性的也是至关重要的，我们通过向粉末样品添加已知体积的粘合剂来评估，观察下沉有多长时间，然后测试固化性能。

然而，仅凭这些特性，我们无法确定粉末是否能打印得很好。这是至关重要的，因为除了为合格的材料定义可靠的规格外，我们还经常面临与客户合作开发新材料的挑战。欧洲杯足球竞彩我们需要能够回答这个问题:“我能用这种粉末打印吗?”包括粉末测试和我们的其他表征技术，使我们能够自信地这样做。

您使用哪种粉末测试技术以及为什么？

我们使用弗里曼科技公司的FT4粉末流变仪我们使用它已经有几年了我们用它来评估每一种粉末。FT4的独特魅力在于它可以测量动态、剪切和散粉特性，事实上，这三种类型的指标构成了我们的常规筛检。

在动态参数方面，测量了基本流动能(BFE)、稳定性和流量指数(FRI);这些都是由一个测试协议生成的。BFE是当仪器的叶轮向下穿过粉末样品时测量到的流动能。稳定性测试包括在相同条件下重复测量BFE，因此它提供了粉末的坚固程度的指示，而FRI是通过测量不同叶轮速度下的BFE来确定的。我们利用仪器的剪切单元功能测量黏聚力和壁面摩擦角以及压缩性和渗透性的体积特性。

粉末测试数据如何使用？您能确定它交付的任何特殊福利吗？

通过将打印性能与粉末测试数据相关联，我们对将表现良好的粉末开发了一种强大的规范。如果我们考虑一个新的供应商或客户将我们带来一个新的粉末打印，那么我们可以在高度的信心确定它是否会起作用，如果是如何处理它，那么只要从测试数据中处理它。没有ft4这只是不可能的。这些相关性受到持续的改进，每次新粉末都会增加到数据库，但它们不持有。我们现在拥有一个高效的测试系统，以节省我们的相当长的时间和精力。

确定316L材料替代供应的一个项目很好地说明了这些好处。我们通常会购买金属粉末来提供部分打印服务，为了降低成本，我们确定了价格更低的316L粉末供应。两种粉末的粒径分布基本相同，Dv50为15.8 c.f 16.1µm，而Dv10和Dv90 -的粒径分布也有相似之处。用这种新粉末印刷起初效果很好，但在随后用回收粉末印刷时，质量下降了。我们卸下机器，重新开始，但同样的事情发生了。

用FT4测试表明，两种粉末的稳定性有显著差异。原粉的稳定性为1.03，即经过重复试验流动性能基本没有变化，而新粉的稳定性为1.52。FT4可以检测出在回收过程中不够坚固、无法保持一致流动特性的粉末。根据这一结果和其他粉末测试，1.2的稳定性值现在标志着可接受性的上限，因此在加工前会检测到这种方法不合格的粉末。

图像积分：Exone

扩展ExOne AM技术应用的关键挑战是什么?

我会说，对粘合剂喷射的优点的升值正在增长，因此倾向于其使用。我们最近还将我们的第三合格的不锈钢添加到我们的范围 - 304L，除了先前释放的316L和17-4PH之外，我们还努力带来额外的材料。欧洲杯足球竞彩FT4将在帮助我们这样做的同时发挥重要作用，而在其他项目中，我们必须确保流程性能的稳健性。目前的主题是湿度的影响。FT4帮助我们了解湿度如何会影响粉末性能和扩展过程性能。

展望未来，我认为粘合剂喷射有一个非常光明的未来。近年来，了解3D印刷的理解已经成熟。它现在是一个成功的工业制造技术，更加了解其益处，并相反，它不会那么容易与已建立的工业过程竞争。通过向客户提供高级技术的专家支持，我们可以确保粘合剂喷射与其他制造技术一起获得最佳场所。

注:3D打印和增材制造(AM)这两个术语在业内基本上是可以互换使用的，本文也提到过。

关于安德鲁·克莱因

安德鲁·克莱因(Andrew Klein)是ExOne的研发总监。在此职位上，他曾为ExOne的打印机开发高密度烧结金属，并领导公司的金属研发团队等工作。

安德鲁学习Carnegie Mellon University的机械工程，在那里他在机器人中进行了研究，重点是机器学习。他还获得了Bucknell University的机械工程本科学位。