Introduksjon

For tiden finnes det to hovedteknikker som brukes i additiv produksjon av 3D-metalldeler. Disse tar tid, men er enestående for å skape komplekse eller 'umulige' deler som ikke kan lages ved hjelp av tradisjonelle støpe- eller maskinbearbeidingsmetoder. Dette har allerede resultert i skapelsen av en mengde prototyper samt utallige 'umulige deler' for luftfarts-, bil-, verktøy- og medisinske sektorer.

Elektronstråleproduksjon (EBM)

Når metallpulver eller -tråd sveises ved hjelp av en elektronstråle i et vakuumkammer. Dette unngår oksidering og krever ikke påfølgende varmebehandling av produserte deler.

Direkte metalllasersintering (DMLS)

Bruker en laser i en ren inert argonatmosfære. Prosessen er digitalt drevet, direkte fra 3D CAD-data. For hvert snitt av CAD-data blir et tynt, jevnt lag av finsiktet metallpulver (titanlegering Ti6Al4V, kobolt-krom, rustfritt stål, nikkellegeringer Inconel 625 og Inconel 718 og aluminiumlegering AlSi10Mg) avsatt på byggeplaten, før de valgte områdene av pulveret smeltes nøyaktig av laseren. Denne presisjonsprosessen gjentas og bygges opp, lag for lag, til den ferdige delen er komplett.

DMLS kan brukes for svært små deler og funksjoner. Den kan reprodusere geometrier som ellers ville være umulige å maskinere, som lukkede rom. Lag kan være så tynne som 20 mikrometer og toleranser på små funksjoner kan være så små som ±50 mikrometer.

For tiden er byggingsrater for komponenter som bruker en DMLS-prosess langsomme. Kostnadene er også høye da råmetallpulver må produseres ved hjelp av en kulemølle/slipemaskin og deretter siktes og testes før bruk. Nåværende DMLS-maskiner krever en betydelig investering. Hvis den nødvendige delen har dimensjoner på opptil 250 mm x 250 mm x 350 mm, kan prosessen imidlertid være perfekt for organisasjoner som krever rask prototyping eller små mengder av komplekse eller 'umulige' deler som deretter kan maskinbores, slisses, freses, brotsjes, pulverlakkeres, males, poleres eller anodiseres.

Markedet for 3D additiv produksjon vokser raskt. Tidsskrifter, nettsteder og messer har blomstret ettersom 3D-produksjonstider kontinuerlig reduseres, maksimale delstørrelser har økt, pulverlegeringer har blitt mer tilgjengelige, og komponenter produsert for luftfarts-, medisin-, verktøy- og bilsektorene på denne måten har fått standardgodkjenning i økende mengder.

Varmebehandling ved bruk av en Carbolite Gero-ovn

Direkte metalllasersintringsprosessen krever en varmebehandlingsløsning med presis temperaturensartethet. Dette sikrer at de produserte delene overholder de riktige metallurgiske egenskapene til den valgte metallegeringen, og at spenninger som bygges opp i komponenten under DMLS-prosessen, effektivt avlastes.

Varmebehandlingsstadiet skjer i en inert atmosfære (vanligvis nitrogen og argon [for titan]) for å sikre at den sintrede delen ikke forurenses av oksygenmolekyler som kan endre de kjemiske og fysiske egenskapene (porøsitet) til den endelige komponenten. Denne inerte prosessen må være repeterbar med en godt målt gasstrøm overvåket for å oppnå en AMS 2750E-klassifisering spesifisert av kunden. I et spesifikt eksempel opprettholdes atmosfæren gjennom hele produksjonsprosessen på <1000 ppm (0,1 %) oksygen, som kan reduseres til så lavt som 100 ppm (0,01 %) oksygen hvis et reaktivt metall som titan brukes.

General Purpose Chamber Modified Atmosphere (GPCMA)-ovnene fra CARBOLITE GERO med Type B-instrumentering oppfyller kravene til AMS 2750E Klasse 1 når de brukes med en Inconel- eller Haynes 230-retort. Ulike størrelser er tilgjengelige (GPCMA/37, GPCMA/56, GPCMA/117, GPCMA/174, GPCMA/208 og GPCMA/245) med kapasitet for mellom 1 og 4 byggeplater, som er ideelle for de som er involvert i DMLS additiv produksjon.

En nylig GPCMA/174 retortovn med et arbeidsvolum på 400 mm x 400 mm x 350 mm, automatisk på/av gasskontroll ved hjelp av en Eurotherm 3504-kontroller og 6180 XIO-datalogger. Argon/nitrogen-gasstrøm og spornivåer av oksygen i retortens modifiserte atmosfære overvåkes konstant. CARBOLITE GERO GPCMA-serien har undervarme sammen med oppvarming fra topp og sider for å forbedre temperaturensartetheten inne i retorten der temperaturtermoelementene er plassert. Plasseringen av kaskadekontrollene inne i retorten muliggjør raskere oppvarmingstider som kan redusere kundens syklustider betydelig når de brukes sammen med valgfri tvungen kjøling.

For ytterligere å forkorte syklustidene har GPCMA/174-ovnen en temperaturlåst svingdør som letter rask, sikker og enkel tilgang for lasting/lossing med en vannkjølt silikonegummi dørtetning som opprettholder en modifisert atmosfære inne i kammeret gjennom hele varmebehandlingsprosessen.

Konklusjon

CARBOLITE GERO har med hensikt designet sin GPCMA-serie med retorter for 3D additiv produksjon til de høyeste spesifikasjoner. De unngår problemene som ofte oppleves med ovner fra andre produsenter.

De vanligste problemene rapportert av brukere med andre ovner er deres manglende evne til å opprettholde en inert atmosfære, deres behov for store volumer av dyre inerte gasser eller behovet for ekstra utstyr for å fjerne retorten ved lasting / lossing av deler. Alle disse negative problemene har blitt overvunnet av CARBOLITE GERO for å sikre at de daglige driftskostnadene for våre kunder minimeres; uønsket oksidering elimineres og temperaturensartethet er "best i klassen". Viktigst av alt er at produksjonssyklustidene er betydelig redusert takket være oppvarming på fire sider, en tvungen kjølingsopsjon og enkel lasting / lossing gjennom vår unike vannkjølte silikonforseglede svingdør.

For best å demonstrere våre evner, tilbyr CARBOLITE GERO nå kundeforsøk for enhver organisasjon som ønsker å validere en varmebehandlingsprosess for sine DMLS-komponenter. Denne betalte testingen koster bare £800 per del og er fullt refunderbar ved bestilling av en GPCMA/174 spesifisert til en påkrevd AMS 2750E-klassifisering.

GPCMA/174 Retort Furnac