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奥地利科技大学Graz革新了使用LED的3D金属打印

2020-05-07 11:22



格拉茨科技大学开发的一项技术使用LED代替激光源进行金属零件的增材制造,并在构造时间,金属粉末消耗,设备成本和后处理工作方面优化了3D金属打印。
选择性基于LED的熔化(SLEDM)(即使用大功率LED光源有针对性地熔化金属粉末)是TU Graz生产工程研究所所长Franz Haas领导的团队的新技术的名称,为3D金属打印而开发,现已申请专利。该技术类似于选择性激光熔化(SLM)和电子束熔化(EBM),其中通过激光或电子束熔化金属粉末,然后将其逐层堆积成组件。但是,SLEDM解决了这些基于粉末床的制造过程中的两个主要问题:耗时的大批量金属零件生产和费时的手动后处理。
 
减少生产时间
与SLM或EBM工艺不同,SLEDM工艺使用大功率LED光束熔化金属粉末。用于此目的的发光二极管由西施蒂里亚(Styrian)照明专家Preworks特别改装,并配备有复杂的透镜系统,在熔化过程中,可以轻松地将LED焦点的直径在0.05毫米至20毫米之间变化。这使得每单位时间能够熔化更大的体积,而不必放弃花丝内部结构,从而将燃料电池或医疗技术的组件的生产时间平均缩短了20倍。
 
不再需要繁琐的返工
该技术与新设计的生产工厂相结合,与其他金属熔化工厂相比,该生产工厂从上至下添加了组件。因此,该部件被暴露,所需的粉末量减少到最小,并且可以在印刷过程中进行必要的后处理。哈斯说:“不再需要使用费时的,通常是手工加工的方法,例如平整粗糙的表面并移除支撑结构,这是当前方法所必需的,并且可以节省更多的宝贵时间。”
 
生产工程研究所和材料科学研究,连接与成形研究所目前正在努力建立自己的增材制造实验室AddLab @ tugraz。
 
应用领域和进一步计划
格拉茨医科大学的K-Project CAMed已经考虑了SLEDM工艺的演示者,该实验室于2019年10月开设了首个医学3D打印实验室。该工艺将用于生产生物可吸收金属植入物,即最好由镁合金制成的用于骨折的螺钉。这些植入物在骨折部位长大后会溶解在体内。因此,不再需要通常给人们带来压力的第二次手术。多亏了SLEDM,这种植入物的生产就可以直接在手术室中进行,因为“自然而然,LED灯比强大的激光源对手术的危害要小”。
 
第二个重点是可持续的机动性,即组件的生产,例如燃料电池的双极板或电池系统的组件。哈斯说:“我们希望使使用SLEDM的增材制造在经济上可用于电动汽车,并使SLEDM早日进入这一研究领域。”哈斯说,他将生产这种3D金属打印机的可销售原型-“由TU Graz制造”。 -在下一步发展中:大学环境中的进一步创新。
 
SLEDM工艺是在FoE“机动性与生产”中开发的,这是格拉茨工业大学的五个科学研究重点之一。

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