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Ames实验室使用气体雾化技术生产金属3D打印材料

设在爱荷华州立大学的Ames实验室是由美国能源部管理,该实验室制造出了完美的金属粉末材料。虽然金属粉末的创新可能看起来很小,但它对3D打印行业的影响是巨大的。

对于那些没有意识到的人来说,金属3D打印是当今增材制造中增长最快的趋势之一。直到最近,金属3D打印材料已经降级到工业和非常昂贵的打印机领域。但是,在过去几年中,3D打印金属的可能性在低价上出现了飞跃。

早在2015年,一家位于威斯康星州的创业公司Virtual Foundry就推出了一项名为Filamet的金属3D打印材料的Kickstarter活动。在活动成功后,Virtual Foundry的Filamet公开上市,使任何人都能使用桌面3D打印机打印金属,并为金属3D打印行业的许多竞争对手敞开了大门。

从那时起,创新不断涌现。就在上周的CES展上,总部位于马萨诸塞州的Markforged公司在金属竞赛中脱颖而出,推出了一种新的、相对便宜的金属3D打印技术,也被称为原子扩散添加剂制造(ADAM)方法,以及他们令人印象深刻的新型打印机:Metal X.

现在,着名的Ames实验室正在寻找给金属3D打印的另一个重大的提振。由他们最先进的气体雾化方法生产的金属粉末材料,Ames实验室的金属粉末由完美光滑的球形颗粒组成,是金属3D打印的理想材料选择。

一个简单的沙漏测试揭示了该材料的好处。Ames Lab的冶金学家Iver Anderson和Emma White喜欢向访客展示定制沙漏中的金属粉末样品。当沙漏翻转时,客人可以看到Ames的金属粉末和传统制造的金属粉末之间的区别。传统制造的粉末不是很流畅地通过沙漏的颈部,而且当停止和启动,需要被摇晃一下。另一方面,气体雾化的Ames粉末顺利且快速地通过沙漏。

“你可以看到他们是大块、随机尺寸、粗糙的边缘。他们不会相互流过,在制造过程中需要一个脉冲机制或一个搅拌器,这将使制造商在生产线上耗费更多的精力。”Anderson说道。

Ames粉末已被证明是一个有效的替代品,在过去二十年中获得了超过16项专利的实验室,甚至促使一家分公司IPAT的产品加速上市。

在细节方面,气体雾化是依靠高压气流将金属分解成微小颗粒的粉末。金属在实验室通过感应炉熔化,然后进入雾化喷嘴。从氩气到氦气的几种气体射流以紧密图案聚焦在熔融金属上,迫使液化金属直接与气流的强大动能耦合。该过程产生受控液滴喷雾,然后随着液滴冷却而快速固化。其结果是一致的尺寸且光滑的球形粉末颗粒。该粉末甚至可以根据不同的行业和研究的需要进行定制。

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