中航迈特光束整形金属3D打印技术取得重要进展，多种材料已成功验证

中航迈特在金属3D打印装备研发方面持续发力尤其是光束整形技术近期取得重要进展。在本届TCT亚洲展它推出的MT280搭载了无级点环光斑能量智调系统是光束整形金属3D打印当前较新的看点。据3D打印技术参考了解无级点环光斑能量智调可以实现高斯光、环形光与点环光斑在0.4S内瞬时完成动态变换整个过程使用全电动调节无需人工更换光学组件。中航迈特MT280设备搭载了两台1000W的高功率激光该公司针对这一新的光束整形解决方案探索发现它能够有效提升制造效率、保障制造质量同时对于难打印材料工艺开发也大有帮助。➡️ 光斑能量调控是难点以不同光斑打印不同区域可以实现打印质量与效率的双重保障。高斯光斑适合打印零件的外轮廓和内壁保证零件的制造精度和表面质量。环形光斑也被称为逆高斯光束它的中心能量较低但边缘较高呈现出环形轮廓这也使它在打印过程中的飞溅物大幅减少。但环形光本身的穿透力较弱单独使用又容易引发缺陷。笔者注意到中航迈特可实现点环功率比的灵活调节从而实现理想的熔化效果与致密度。点环光斑实质上是上述两种光斑的复合且光斑能量分布可动态调整这也是光束整形技术能否用得好的难点。在不同的结构特征处使用同一能量分布状态的光斑还是针对性的对悬垂、薄壁、上表面、下表面等位置智能识别与调控能量状态使之达到“最”理想的状态将会有很大区别。因此光束整形是否真的用得好对能量的调控并不简单。中航迈特指出其MT280设备可根据不同打印区域自动匹配最佳光斑模式光斑形态可编程控制0–100%功率密度比无级调节能量分配更加精准。MT280无极变束方案打印过程新升级的MT280光束整形金属3D打印机具备高效率与高精度兼顾的打印能力。实验发现这种光束协同作用能够有效抑制飞溅超过约40%大幅降低熔池振荡与改善熔池稳定性减少孔隙、飞溅附着等缺陷产生能够显著提升成型一致性与零件质量。此外相比传统高斯光整体生产效率可提升约30%。高斯光束、环形光束、贝塞尔光束熔化过程组织形貌仿真➡️ 典型材料验证中航迈特采用该设备开展了多轮次材料及零件验证涉及镍基高温合金以及钛合金等。其中MTIN939镍基高温合金的粉末飞溅率大幅降低打印效率提升超过50%打印试块成形致密度超过99.95%力学性能也得到提升以高斯光轮廓点环光填充”的双光斑打印了Ti6Al4V钛合金叶轮零件致密度超过99.8%表面质量优异。中航迈特设备研发团队还进行了系列粉末成型的批量化验证如采用MT-18Ni300模具钢打印冷却模具、MT-CuCrZr铜合金打印电子/散热结构等在尺寸精度、表面质量及成形致密度等方面均表现出优异的工艺性能。➡️ 难打印材料工艺开发更灵活笔者注意到中航迈特还采用光束整形技术开展了对易开裂、工艺窗口窄的K438镍基高温合金新打印工艺开发。中航迈特首先优化了K438的成分设计与制粉工艺使其更适合用于激光打印。同时采用167μm光斑直径的环形光束替代70μm直径的高斯光束。系统对比发现环形光束具有更宽的工艺窗口且打印过程飞溅显著减少孔隙、裂纹密度明显降低材料性能也得到了提高。该验证体现出光束整形技术在难打印材料开发方面具有重要潜力同时也体现出中航迈特对该技术的研发与经验积累进一步增强。实际上光束整形并不是一项新技术它在传统激光加工行业已经有广泛的使用已经有成熟的解决方案。光束整形的核心目标就是解决传统高斯光束“中心能量高、边缘能量低”的能量不均匀问题。主要手段是通过光学衍射元件、透镜组或光纤模式控制等光学手段认为改变激光能量分布状态。因此传统行业的解决方案可以针对金属3D打印进行优化后进行使用。这应当是国内光束整形金属3D打印发展如此迅速的重要原因我国也正在走出一条具有典型特色的道路。注本文由3D打印技术参考创作未经联系授权谢绝转载。#增材制造 #3D打印欢迎转发延伸阅读1.干货汇总3D打印正从这三大环节深度改变有色铸造附领军企业案例2.3D打印一千台火箭发动机的下一个十年拼什么量产3.一种新型3D打印铝合金打印态即达高性能还不易变形开裂4.多材料金属3D打印案例亮相国内潜力很大