鋁合金,由于其天然的輕量化特點,在工業制造領域占有重要的一席之地。不過隨著3D打印在鈦金屬領域的崛起以及低成本鈦金屬的發展趨勢,鋁合金似乎遇到了鈦合金和復合輕量化塑料材料的雙重夾擊。甚至包括傳統加工行業的鋁合金輪轂,也面臨著無充氣整體輪胎發展趨勢的威脅,那么鋁合金是否可以借助3D打印技術獲得一定程度突圍,在金屬3D打印領域的發展現狀如何呢?
SLM選區激光熔化金屬3D打印
除了空客的Scalmalloy已經被用于空客的增材制造應用中,根據3D科學谷的市場觀察,SLM選區激光熔化金屬3D打印鋁合金的一個經典應用是Betatype公司3D打印鋁合金熱交換器,通過粉末床激光熔化工藝創造出所需的超高密度點陣結構。在3D科學谷看來,鋁合金材質方面的輕量化優勢與點陣結構的結構方面的輕量化雙重加強,成為一種頗具前景的輕量化實現方式。
不過鋁合金的加工領域國際上的一家公司走出了更系統化的路線,針對于鋁合金的加工,Sintavia開發出了完整的端到端的參數體系,Sintavia通過專有工藝來打印F357鋁粉末,從而滿足航空航天和汽車行業對低密度、良好的加工性和熱傳導元件的需求。航空航天和汽車行業對于鋁硅合金的需求正在上升,Sintavia的綜合制造能力使得F357鋁合金的制造更加快速,并且達到或超過行業的嚴格驗證參數要求。
Sintavia獨家的鋁合金加工工藝是一整套的體系,不僅包括預構建材料分析,還包括后期熱處理和壓力消除,從而能夠生產出高達125%的設計強度,精密度達100%。通過常溫、高溫強度驗證,以及零度以下的溫度驗證,Sintavia能夠快速生產出滿足要求的鋁件。
砂模3D打印+鋁合金鑄造
此前,根據3D科學谷的市場觀察,國內方面,2018年東風汽車公司通用鑄鍛廠聯合其他三家單位建立戰略合作。四方利用各自優勢,建立產學研全面合作關系,共建汽車輕量化鋁合金低壓鑄造研究中心,共同在汽車用鑄造鋁合金材料、鋁合金鑄件輕量化設計、鋁合金鑄造技術的開發與應用等方面開展全方位合作。
根據3D科學谷的市場觀察,國際上,關于鑄造在交通工具領域的輕量化應用,一個現實的例子是歐特克嘗試通過3D打印熔模來鑄造鎂鋁合金,從而實現飛機座椅的輕量化。這種座椅結構件適合任何標準的商用噴氣式飛機,預計可以通過減重為航空公司節約數百萬美元的成本。
雖然,金屬3D打印在推動制造業跨越式發展,并能夠生產非常復雜的產品,但目前材料選項仍然有限。目前增材制造支持的材料只有幾十種,但鑄造可以在成千上萬種的金屬和復合材料中進行選擇。因此,該項目利用了3D打印的技術優勢,而不完全依賴于3D打印技術。
利用3D打印和鑄造,來生產鋁合金產品可以將3D打印制造復雜產品的優勢以及鑄造領域多年來成熟的產業化工藝做到優勢結合。
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