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冶金巨头西马克正式涉足3D打印金属粉末领域

里程碑!冶金巨头西马克正式涉足3D打印金属粉末领域

西马克集团运行首个用于增材制造生产的金属粉末工厂

由西马克集团运营的新的粉末雾化设备仅生产高质量的金属粉末,因为粉末的质量对打印产品的质量起决定性作用。

该设备按照适用于普遍的工业工厂的真实条件包括温度、压力和生产周期来执行测试。

此试点项目是西马克集团与专门从事激光熔化系统的增材制造协会进行的合作。

这是一种精致的灰色粉末,外观并不引人注目,但其具有一个全新的增长区的特性。这种极其均匀的金属粉末是增材制造的基础 - 3D 打印工艺金属。它由完美的圆形微小球体组成,尺寸仅为15 至 45 微米(千分之一毫米)。

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金属粉末生产的核心过程:液态金属的雾化


很难想象这些微小的颗粒是如何在一个高 13 米且非常复杂的设备中生产的,这需要一项极其复杂的技术。西马克集团最近委托了一家工厂进行这种粉末的工业化生产。


这是一个改变未来的里程碑

粉末雾化设备的成功调试标志着西马克集团的一个里程碑,因为只有高质量的粉末才能打印出高质量的 3D 打印组件。其目标是掌握 – 并允许客户掌握 – 这一创新技术的完整流程链。这就是为什么西马克集团有意选择建一个工业规模的试点工厂,而不是建小规模的试点工厂。只有这样,该工艺才能在真实的条件下进行测试,即在高温高压和长生产周期下测试。西马克集团与合作伙伴增材工业协会合作,开发和提供用于 3D 金属粉末打印的选择性激光熔炼系统。

该计划是在门兴格拉德巴赫的西马克集团工厂为客户建立一个示范工厂。该工厂包括增材制造的所有工艺步骤。


系列生产中的增材制造

西马克集团以 Scale4Series 的命名描述了一个 3D 打印组件的整体生产概念。西马克集团与 3D 打印机制造增材工业协会合作,提供从金属粉末生产到 3D 打印直至打印部件整饰的完整工艺流程。除此之外,增材制造还设计许多其他的工艺步骤,如分级、包装、金属粉末的运输和储存。

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金属粉末车间的 3D 视图


Scale4Series: 增材系列产品的愿景。在这一理念下,西马克集团可以为其客户提供一个简化的整体解决方案,简化接口,优化协调组件。由于所涉及的成本较低以及产品的高质量,并且可回收性高,因此而提高生产率

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创新的、增材制造组件的粉末


一个基于西马克专有技术的复杂工艺

西马克集团新建的试验工厂的功能是雾化粉末。其主要部件是带有坩埚和中间包的真空感应炉、设置在粉末塔内的雾化设备、真空泵、旋风分离器、袋式过滤器、空气分离器和粉末分级筛。该装置在真空条件下感应熔化金属和合金。真空技术是实现超清洁产品和可靠地防止材料与氧反应的关键。如果不能保证这一点,就会产生氧化物、氧化物夹杂物和其他污染物。超洁净粉末只能在惰性条件下生产。在这一领域,西马克美马克公司在二次冶金技术方面的专业性和技术诀窍在很大程度上促成了这一进程的成功。

在下一步骤中,液态金属借助于纯氩在仅几毫米的喷嘴中雾化。该过程产生微米范围内的球形颗粒。颗粒冷却至微观球体,形成金属粉末。细金属粉末经过进一步处理,将按颗粒度分级,得到完美球形的高纯度产品,粒度在 15 到 45 微米之间,精确的化学分析,不含夹杂物和卫星(团聚材料)。

西马克集团的 Norbert Gober 先生解释说:“我们的粉末质量无与伦比,因为我们拥有掌握完整生产过程的技术和专业知识。这意味着我们可以把在从冶金、熔炼、惰性气体真空技术到质量控制的所有步骤和过程,都建立在西马克集团的经验和能力之上。”

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新形式坩埚,可以更换不同尺寸的坩埚(图为100 公斤)


用于新性能的特殊材料

新粉末雾化设备生产的金属粉末由高温合金、镍合金、钴铬合金、特种钢、马氏体钢和铜制成。Markus Hüllen 先生解释说:“ 这种设备使我们能够与客户一起在真实的生产条件下开发出具有新性能的新合金,这是独一无二的。

与此同时,我们正在建设基于工业 4.0 的粉末生产,将实施自动化、无缝的质量控制系统,并覆盖增材制造的整个过程链。例如,对于为航空航天工业生产的部件来说,这种类型文档的一致性和百分百的可追溯性是绝对必须的要求。”

增材制造的部件已经在许多行业中使用。这些“ 推动者”行业包括航空航天工业、汽车业、医疗工程、原型和工具制造以及工厂机械工程。此外,西马克集团还在为其工厂开发新的或者优化的部件时使用增材制造。一个非常令人印象深刻的例子是在用于冷却和润滑模具的落锤锻造设备上安装的喷头。与之前使用的喷头相比,通过增材制造生产的新喷头更轻,流量进行了优化,而且更个性化,完全满足当前模具的具体要求。其优点是:锻压机操作人员可以提高生产效率、提高产品质量、使模具冷却速度更快、效率更高。


具有巨大活力和增长潜力的市场

无论是新型粉体雾化装置,还是西马克集团增材制造技术的组件,都具有非常广阔的市场前景。Roland Berger 在 2017 年发表的一份研究报告显示,2004 年至 2016 年期间,增材制造市场从 8 亿欧元增至 55 亿欧元。这相当于大约20% 的 CAGR(复合年均增长率)。然而,这只是开始。根据几家研究机构的预测(该研究对这些预测进行了评估),预计到 2022 年,市场增长将急剧上升,全球水平将达到 241 亿欧元到 283 亿欧元之间。

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带有旋转盖的真空罐,用于熔化、温度测量、取样和真空状态下的加料


Markus Hüllen 先生解释说“: 由于粉末生产和增材制造都是非常年轻的技术,所以只有很少的明确的质量标准。西马克集团一向以严格遵守最高质量标准而著称。因此,我们的想法超越了粉末生产阶段。为了能够从粉末中生产出高端、高性能的部件,粉末在下游生产过程中不能与氧气接触,这一点至关重要。因此,我们一直在开发解决方案,以确保粉末在惰性气体环境下得到安全保护,直到在我们的合作伙伴增材工业的 3D激光打印机中进行处理。这需要付出很大的努力,但可以确保所需的高质量水平,例如,对于有关安全的关键组件。”根据 Markus Hüllen 和 Norbert Gober 的说法,新的粉末雾化设备是西马克集团完成的第一个伟大的里程碑。未来还会有更多。在门兴格拉德巴赫将建立一个示范中心,包括粉末生产、粉末处理、3D 打印、热处理和机械加工、检验、质量检验、物流以及同样重要的专用自动化系统。


一个具有竞争力的增材制造合作伙伴

Norbert Gober 说:“ 作为系统供应商和‘ 金属领域领先的合作伙伴’, 我们的目标是通过整合从粉末生产到成品的整个工艺链,同时确保为客户提供完整的、具有高水平、可重复生产的增材制造工厂。 试验工厂将使我们能够优化流程,从而最大限度地提高生产率并最大限度地降低总成本。我们的客户将获得适合其个性化需求的模块化、可扩展的解决方案。凭借我们遍布全球的服务和支持网络,我们随时随地为客户提供帮助,帮助他们进入增材制造领域。

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