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叁帝智造主营:塑料手板、工程塑料零件、TPU软胶、金属加工、快速铸造等产品3D打印加工服务!

咨询热线:027-81299199

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叁帝智造云工厂
3D扫描建模

3D扫描建模

维建模是实现3D打印技术的关键步骤,无论是在文化创意、动漫电影、医疗行业建筑行业、工业制造业以及食品业等等,要想打印东西,你必须进行3D建模以后才能用3D打印机对建模数据进行打印成型。

后处理服务

后处理服务

手工精细上色简单易学、易操作,表面想要获得较好的色彩效果,需先涂上一层浅色底色打底,再涂上主色,以防出现颜色不均匀或反色的现象。上色需要采用十字交叉涂法进行上色,即在第一层将干未干之时,加上第二层的新。



检测服务

检测服务

叁帝智造提供各种高精度检测校准服务。



3D打印服务

3D打印服务

叁帝智造提供高标准模型手板及测试服务,高质高效助力创新性企业研发环节。



叁帝智造云工厂

公司位于武汉光谷,企业依托于华中科技大学国家快速制造中心成立,是一家集3D打印设备研发、生产与销售以及3D打印应用方案解决于一体的科技型企业。







3DP砂型铸造3D打印机

    3DP既是粉末粘接快速成型技术,是将快速成型技术应用到传统的树脂砂铸造工艺中的新技术。该技术利用喷头喷黏结剂,选择性的黏结粉末来成型。

   凭借通用粘合剂喷射3D打印技术,以及经典金属铸造工艺的砂模和型芯的无工具生产,我们为铸造行业开辟了新的天地。不受个性化、轻量化结构和苛刻或复杂几何形状的限制。而且不要忘了在制造过程中具有巨大的成本优化潜力。

FFF工程塑料3D打印机

FFF工艺熔融沉积制造(FDM)工艺的英文简称。1988年研制成功。FFF的材料一般是热塑性材料,如PLA、ABS、PA、PEEK、TPU等。以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动,同时将熔化的材料挤出,材料迅速凝固,并与周围的材料凝结。

FFF工程塑料3D打印机

3DP砂型铸造3D打印机
SLS粉末烧结3D打印机

SLS粉末烧结3D打印机

SLS工艺使用的是CO2红外激光束,使用粉末状的PA、TPU、PP材料,先将一层很薄(0.1mm层厚)的原料粉未铺在工作台上,接着在电脑控制下的激光束通过3D扫描器以一定的速度和能量密度,按分层面的二维数据扫描。激光扫描过的粉末就烧结成一定厚度的实体片层,未扫描的地方仍然保持松散的粉末状。


SLA光固化3D打印机

SLA光固化3D打印机

光固化快速成型工艺,也常被称为立体光刻成型,英文的名称为StereoLithography,简称SL或SLA,该工艺是由Charles Hull于1984年获得美国专利,是较早发展起来的快速成型技术。

桌面高精度3D打印机
桌面高精度3D打印机

  光固化技术,除了SLA激光扫描和DLP数字投影,目前形成了一种新的技术,利用LCD作为光源的LCD打印机。LCD技术按照光源波长的不同分为两种,一个是405nm紫外,一个是400-600nm可见光。LCD掩膜光固化:用405nm紫外光(和DLP一样),加上LCD面板作为选择性透光,例如选择数字光处理(mDLP),液晶DLP技术,紫外掩膜固化等等。

DLP精密陶瓷3D打印机

DLP精密陶瓷3D打印机

WH3D C系列高性能陶瓷3D打印技术,是基于立体光投影成型特殊的陶瓷浆状原材料(氧化铝、氧化锆等)的技术。该技术可以直接使用CAD数据,实现无模具制备结构复杂、高精度的多功能陶瓷件,可随时在电脑改变设计结构,实现快速验证和生产。成品具有优秀的表面质量,打印成品性能不低于传统模式(压制或注射成型)大批量生产部件。








快速铸造

快速铸造

    3D打印熔模精密铸造是用熔模蜡料或PS消失料制成熔模样件并组成模组,然后在模组表面涂敷多层耐火材料,待干燥固化后,将模组加热熔出模料,经高温焙烧后浇入金属液,冷却后得到铸件。

   用快速成型技术制作的蜡模型代替木模及金属模,不仅大大缩短了制模时间,而且强度和尺寸稳定性优于木模,成本低于金属模。



手板模型

手板模型

    3D快速成型技术打印快速样件相对于传统手板制作,主要优势在于制作时间和成本,它的成本只有传统加工方法的20%-35%,面且打印样件能够更精准、适合拥有复杂结构的模型,能够为客户提供更加形象、直观、准确表达设计思想和产品功能,能够从一开始就能尽早发现问题并与之解决,避免没必要的返工,从而缩短产品设计周期。

透明零件

透明零件

    是一种低粘度液体感光树脂,强硬、坚韧、耐水、部分类似ABS材料。这些打印的零件可以打磨抛光、上漆、喷涂,双面抛光后更接近无色,看起来更像真实清晰的工程塑料。

硅胶复膜

硅胶复膜

    硅胶复模指的是利用3D打印或CNC加工出产品的原型件,在真空状态下制作出硅胶模具,并在真空条件下对浇注料进行脱泡、搅拌、预热、注型,并在60℃-80℃的恒温箱中进行2-3小时的二次固化成型的过程。适合新产品开发阶段,小批量(10-200)样件的试制,硅胶模具具有良好韧性,能够制作结构复杂、花纹精细、无拔模斜度甚至倒拔模斜度的零件,制作周期短,制品质量高。

塑料零件

塑料零件

    3D打印尼龙材料是一种非常精细的白色粉粒,做成的样品强度高,同时具有一定的柔性,使其具有较强的抗冲击性能。它的表面有一种沙沙的、粉末的质感,也略微有些疏松,目前尼龙3D打印常用的工艺是SLS和MJF的3D打印工艺。

金属零件

金属零件

    SLM(金属3D打印)采用精细聚焦光斑快速熔化20-50um的粉末材料,几乎可以直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的功能零件。致密度可达到近乎100%,尺寸精度0.02-0.05mm,是一种极具发展前景的快速成型技术,而且其应用范围已拓展到航空航天、医疗、汽车、模具等领域。

汽车工业

汽车工业

    3D打印技术已经应用于汽车研发的各个环节(概念设计、模型车、样车、……)、汽车零部件的供应(后视镜、仪表盘、空调组件、车灯组件、……)、以及汽车生产过程中的工装夹具、生产治具等,帮助汽车工程师和设计人员在部件投产前进行全面的设计评估,同时也助力企业大幅降低研发成本并缩短产品上市时间。

TPU软胶

TPU软胶

    TPU(热塑性聚氨酯)材料具有极佳的回弹性、良好的耐水解性以及高紫外线稳定性,被广泛使用于对弹性及易加工属性有要求的应用领域,鞋类、生活类和汽车类的应用——例如缓冲元件、防护齿轮和鞋底。

展示模型

业展示等机械模型、工业设备模型来进行展示,尤其是一些比较大的工程机械设备,因为结构复杂、造价高昂、设计机密、运输困难,以及相关课题研究成果装备,都会采用等比例微缩模型来进行展示和功能演示。


















公司简介

公司介绍

     武汉叁帝智造科技有限公司成立于2015年,总部坐落于武汉光谷华工科技园,企业研发技术团队依托于华中科技大学,是一家集3D打印设备研发、生产与销售以及3D打印应用方案解决于一体的科技型企业。




合作客户

合作客户

    武汉叁帝智造科技有限公司(简称武汉叁帝)专注三维数据验证系统解决方案10年,作为多工艺工业级3D打印机自主研发与材料工业开发商,以专业的3D打印技术和应用经验,为全国各行业用户,提供全方位3D打印应用服务,快速响应客户需求。






联系我们

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网址:www.3dpzz.com

工作时间:周一至周六 8:30-17:30

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3D打印材料

Scalmalloy® 与 AA5754、AA6061-T6 铝合金的3D打印研究与进展

  • 文章内容

根据3D打印的市场观察,Scalmalloy® 已被提议用作民用和军用飞机的增材制造 (AM) 替代铝合金材料,并可以用于增材制造卫星和空间结构。

Scalmalloy® 是一种 Sc 和 Zr 改性的 5xxx 合金。这是开发用于 LPBF 的高强度铝 (Al) 合金的第一个里程碑,

凝固过程中初生 Al3(Sc1-xZrx) 核(与 Al 基体相干)的沉淀导致等轴晶粒的局部形成。

本期,以先前调查的结果为基础,揭示 Scalmalloy® 的裂纹扩展曲线类似于与广泛用于汽车工业和海运船舶的铝合金 AA5754 和 AA6061-T6 相关的裂纹扩展曲线。

发展中的高强度铝合金


高强度3D打印铝合金在航天制造领域的应用尤为重要,主要目标是实现航天器减重以及缩短交付周期,从而降低综合生产成本、提升综合效益。
高强度3D打印铝合金可使航天器零件减重20-90%不等,加工周期缩短3-12个月不等。
典型应用包括:卫星射频阵列天线支架,耦合震动阻尼器,空间站中多种支架构件如:导轨支架、测控天线支架。

无论是焊接工艺还是选区激光熔化工艺,产生热裂纹的原因大体相似。

在这两种情况下,工艺参数都会引起热应力,这是造成裂纹的关键因素。然而通过工艺参数控制难以实现对热应力的控制。

要想显著降低热应力,就需要大幅降低温度梯度,而在选区激光熔化工艺中,无法通过工艺参数或环境的改变实现这一目标。

在热处理过程中,用于产生强化相的合金元素通常会增加凝固温度范围,在之前的研究中,这一点也是十分不利的。

近年来,材料科学界的研究重点逐渐转向开发适合 LPBF 工艺独特条件的新型高性能合金,

合金设计概念通常基于高冷却速率 (105-106 K/s ) 和极高的温度梯度 (G ~ 106 K/m),

这提高了合金的溶解度极限,并促进亚稳态相的形成。

不过在3D打印工艺中,高温度梯度通常会引起沿构造方向拉长的柱晶结构,促进热裂纹现象的产生。


/控制裂纹

现在已知的Scalmalloy® 具有类似于 AA7075-T7351(一种广泛用于传统飞机的铝合金)的机械性能和裂纹扩展曲线。

在本文中,我们将结合市场的科研结果将其裂纹扩展行为与广泛用于

航运、汽车车身和与化工厂相关的基础设施的铝合金 AA5754 和广泛用于轻型飞机、自行车车架、电机的 AA6061-T6 进行比较。

三种合金的机械性能比较见表 1:

▲表 1. Scalmalloy® 和两种广泛使用的铝合金的屈服应力、极限强度和失效应变的比较。AA5754 的 σy 和 σult 值因回火程序而异。

热处理后的 LPBF基于粉末床的选区激光熔化金属3D打印加工的 Scalmalloy® 具有优于 AA5754 和 AA6061-T6 的机械性能。

然而,与 AA5754 和 AA6061-T6 相比,与 Scalmalloy® 相关的 da/dN 与 ΔK 曲线的裂纹扩展性能如何?

之前已经看到Scalmalloy® 中的裂纹扩展类似于 AA7075-T7351 合金中的裂纹扩展。

可以看到 AA5754 的长裂纹和“短裂纹”曲线之间的一致性。还看到与 Scalmalloy®、AA5754 和 AA6061-T6 相关的 R = 0.1 曲线之间的相似性。

图 1. Scalmalloy®的 R = 0.1 da/dN 与 ΔK 曲线、短裂纹扩展

图 2. Scalmalloy® 的 R = 0.7 da/dN 与 ΔK 曲线

图 2 显示了案例 d) 到 g) 的高 R 比 da/dN 与 ΔK 曲线,其中再次看到与 Scalmalloy® 相关的 R = 0.7 曲线与与 AA5754 相关的高 R 比测试之间的相似性和 AA6061-T6。

图 1 和 2 还表明,与 AA7050-T7451 相关的小裂纹 R = 0.1 和 0.7 da/dN 与 ΔK 曲线也与 Scalmalloy® 中与裂纹扩展相关的相应长裂纹一致。

这意味着,与 AA7050-T7451 相关的小裂纹曲线可以看作(大约)是 da/dN 与 ΔK 之间的功率关系的延伸。

图 3 显示,当考虑到不同的疲劳阈值和韧性时,各种 da/dN 与 Δκ 曲线非常相似。

图 3 中用于各种 AA5754 和 AA6061-T6 测试的常数值在表 2 中给出。

为了帮助将 Scalmalloy® 与这些不同的铝合金进行比较,图 3 还包含 Scalmalloy® 的趋势线。

裂纹的增长,即决定飞机运行寿命的那些增长最快的裂纹,可以使用方程来估计。

研究发现增材制造的 Scalmalloy® 的裂纹扩展曲线类似于与公认具有良好疲劳性能的常用铝合金 AA5754 和 AA6061-T6 相关的裂纹扩展曲线。

这一发现增强了 Scalmalloy® 的潜力,与 AA5754 和 AA6061-T6 相比,它具有卓越的机械性能,

可用于制造船舶、轻型飞机和汽车的增材制造零件,可制造商用铝合金替代零件和军用飞机零件,以及用于卫星和空间结构的轻质铝部件。


/新材料与新工艺

长期以来,在3D打印铝合金材料中,仅少数Al-Si基铸造合金已实现无裂纹加工。

焊接性较差的锻造铝合金,由于高的热梯度会促进柱状生长并因此引起热裂纹,因此锻造级铝合金的增材制造应用受到了很大的限制。

目前,这一限制正在被打破。2019年以来陆续商业化的高强度铝合金3D打印材料,为原来必须通过锻造来实现的零件加工打开了一扇崭新的大门,

结合3D打印所释放的设计自由度,锻造铝合金增材制造技术将在压力容器、液压歧管、托架、高强度结构件领域获得想象力巨大的市场空间。


YSZ+6061铝合金

当前科研领域通过添加一定数量的钇稳定氧化锆(YSZ)可以诱导晶粒细化,改变3D打印6061铝合金材料的微观结构,从而消除热裂纹现象。

减少锻造类铝合金通过增材制造过程加工的产品的裂纹,有两种方法可以进行晶粒细化。

第一种方法是在打印过程中控制热应力。第二种方法是通过改变合金成分或在基础粉末中直接添加成核剂来增强异相成核。


锆基纳米颗粒成核剂+7075和6061铝合金

据观察,还有一种高强度3D打印锻造铝合金材料也采用了添加锆基成核剂的方式实现晶粒细化、消除裂纹。

该材料为HRL实验室所开发的3D打印用高强度7A77.60L铝粉,已正式投向市场。

HRL实验室选择了锆基纳米颗粒成核剂,并将它们组合到了7075和6061系列铝合金粉末中。

成型后的材料无裂纹、等轴(即晶粒在长度、宽度和高度上大致相等),实现了细晶粒微观结构,并与锻造材料具有相当的材料强度,

这一3D打印的铝合金材料平均屈服强度高达580 MPa,极限强度超过600 MPa,平均伸长率超过8%。


Al-Mn-Ti-Zr 合金

而在3D科学谷此前的分享中,科研领域还提出了一种专门为 LPBF 工艺开发的低成本、无 Sc 且可广泛使用的 Al-Mn-Ti-Zr 合金。

该合金旨在用作 AlSi10Mg 替代品并具有类似的广泛应用窗口。

通过利用高凝固速率,非常规大量 Mn(3.7 ± 0.5 wt%)在 α-Al 基体内亚稳态冻结,显着促进固溶硬化(~104 MPa ≙ 37% 屈服强度份额)。

最终获得的试样的屈服强度为 284 ± 3 MPa,极限抗拉强度为 320 ± 1 MPa,断裂伸长率为 16.9 ± 0.2%。

这种新合金具有双峰微观结构,由交替分布的细等轴和粗柱状晶粒区域组成。


参考资料:

1. 《Observations on comparable aluminium alloy crack growth curves: Additively manufactured Scalmalloy® as an alternative to AA5754 and AA6061-T6 alloys》

2. Mathieu Opprecht et.al. A solution to the hot cracking problem for aluminium alloys manufactured by laser beam melting.Acta Materialia 197 (2020) 40–53.

3. . 《《Acta Materialia》激光熔化制造铝合金热裂纹问题的解决方法!》

4. 3D科学谷,《Al6061 铝合金激光熔化3D打印热裂纹问题的解决方法》

5. 3D科学谷, 《高强高韧3D打印铝合金Al250C的性能及应用前景》



感谢您对3D打印行业的关注,欢迎详询武汉叁帝智造科技有限公司~~


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