鈦合金無支撐金屬3D打印，普通用戶能探索開發(fā)嗎？

3D打印技術(shù)參考注意到，韓國衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)公司INNOSPACE在金屬3D打印領(lǐng)域取得一項(xiàng)重要進(jìn)展。該公司近日宣布，已實(shí)現(xiàn)鈦合金無支撐金屬3D打印商業(yè)化。

基于該技術(shù)，INNOSPACE將鈦合金無支撐打印時(shí)間縮短了60%，成本降低了高達(dá)40%，設(shè)計(jì)自由度的提高也為產(chǎn)品帶來了輕量化和性能提升。

在傳統(tǒng)的金屬增材制造中，通常需要內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)來防止打印過程中發(fā)生變形。然而這會增加后處理工序、延長生產(chǎn)周期，并限制設(shè)計(jì)自由度，從而增加時(shí)間和成本。筆者對支撐去除過程深有體驗(yàn)，也有很多同行表達(dá)過支撐去除過程中的“痛苦”。

INNOSPACE公司特別指出，是在標(biāo)準(zhǔn)激光粉末床熔融（LPBF）工藝中，應(yīng)用了先進(jìn)的工藝控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了無支撐結(jié)構(gòu)打印，并確保產(chǎn)品具有高質(zhì)量和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

但是，常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的3D打印工藝無法直接實(shí)現(xiàn)無支撐打印，這涉及到用戶可調(diào)節(jié)的參數(shù)范圍。目前多品牌宣稱實(shí)現(xiàn)了無支撐和少支撐打印，但通常是一套特定的工藝路線，屬于“增值”工藝包。

大多數(shù)LPBF設(shè)備雖說明開源，但對于掃描策略、能量實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)這些高階功能，均需要特殊權(quán)限。用戶如希望自主探索開發(fā)，或存在困難。

筆者注意到，目前可以幫助實(shí)現(xiàn)無支撐打印的第三方方案，同時(shí)指向兩個(gè)關(guān)鍵要素——掃描路徑優(yōu)化和自動能量調(diào)節(jié)。

例如，Oqton就開發(fā)了一項(xiàng)稱之為熔控技術(shù)的金屬增材制造創(chuàng)新掃描策略。通過將基于物理的工藝仿真與先進(jìn)的掃描路徑優(yōu)化相結(jié)合，能根據(jù)局部熱效應(yīng)和幾何條件動態(tài)調(diào)整每個(gè)掃描向量。

并且，它的這套方案能通過EOS的Toolpath API進(jìn)行全量訪問，而EOS的API功能，就允許客戶和軟件合作伙伴自由創(chuàng)建定制掃描策略！

所以，普通用戶要實(shí)現(xiàn)無支撐打印，得獲得更高的設(shè)備操作權(quán)限。

另外值得關(guān)注的是，3D打印技術(shù)參考在此前曾經(jīng)報(bào)道過華南理工大學(xué)楊永強(qiáng)教授、王迪教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合金石三維，提出了一種基于加工層角度自適應(yīng)劃分工藝區(qū)域，各區(qū)域使用對應(yīng)的優(yōu)化工藝參數(shù)進(jìn)行打印，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)低角度無支撐打印的有效方法。

研究團(tuán)隊(duì)基于該技術(shù)，在當(dāng)時(shí)成功打印出最低角度為15°的無支撐金屬葉輪。從這一方案的特點(diǎn)也可看出，仍需要對激光掃描參數(shù)有較高的開發(fā)權(quán)限，才能實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)。

環(huán)形葉輪模型及成形樣件：（a）葉輪低于 15°傾面區(qū)域；（b）葉輪低于 45°傾面區(qū)域；（c）成形葉輪頂視圖；（d）成形葉輪側(cè)視圖；（e）成形葉輪葉片上表面形貌

華南理工大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)低角度打印的實(shí)際零件

回到INNOSPACE的案例，該 公司表示 他們也解決了鈦合金材料相關(guān)的技術(shù)難題，鈦合金易發(fā)生熱變形，需要復(fù)雜的工藝控制。

在今年1月，INNOSPACE展示了為航空航天客戶開發(fā)的封閉燃料貯罐。采用鈦合金無支撐工藝打印的該零件，具有復(fù)雜的曲面結(jié)構(gòu)，包括球形和穹頂形，目前該產(chǎn)品已通過實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證。

實(shí)際上，衛(wèi)星燃料貯箱是鈦合金無支撐3D打印重要的應(yīng)用場景，一旦成功就會常態(tài)化使用。當(dāng)前，衛(wèi)星發(fā)射市場發(fā)展體量極大，或?qū)樵摷夹g(shù)應(yīng)用帶來增長空間。

INNOSPACE指出，這項(xiàng)成果將其技術(shù)能力擴(kuò)展到了商業(yè)制造應(yīng)用領(lǐng)域。憑借無支撐即可實(shí)現(xiàn)鈦合金零件高精度3D打印，該公司正加速向航空航天、國防和衛(wèi)星制造等高價(jià)值市場拓展業(yè)務(wù)。

INNOSPACE創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Soojong Kim表示：“先進(jìn)金屬制造行業(yè)的特點(diǎn)是技術(shù)準(zhǔn)入門檻高、質(zhì)量驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，因此這是一個(gè)具有戰(zhàn)略意義的重要領(lǐng)域，核心技術(shù)的獲取直接影響到規(guī)模化和盈利能力。”

今年年初，該公司已成功進(jìn)軍汽車增材制造領(lǐng)域，并與現(xiàn)代汽車達(dá)成合作。可以看出，INNOSPACE正在成為韓國當(dāng)?shù)刂匾慕饘僭霾闹圃旖鉀Q方案提供商。

注：本文由3D打印技術(shù)參考創(chuàng)作，未經(jīng)聯(lián)系授權(quán)，謝絕轉(zhuǎn)載。

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