什么是冷金属融合(Cold Metal Fusion)3D打印?
时间：2023-10-07 16:48 来源：南极熊 作者：admin 阅读：次
△自行车零件初创公司 Titanum 和制造商 Element22 合作，在 EOS SLS 3D 打印机上使用 Cold Metal Fusion 技术创建了这些 MyTi 踏板
这项技术由Headmade Materials发明并于 2021 年推出， Cold Metal Fusion的材料核心为一种金属原料，金属颗粒上覆盖着一层薄薄的聚合物，在 SLS 3D 打印过程中将它们粘合在一起。这种材料旨在无缝融入任何可用 SLS 机器的日常操作（只有少数机器获得“批准”，下文会详细介绍），因为SLS 打印机的起价比大多数金属 3D 打印机都要低。
现在不再仅使用尼龙等聚合物，而是使用不锈钢（316L、17-4PH）、钛和工具钢等金属。自推出以来，CMF 为 Tom Sturdy 的 Fiadh 钛合金公路自行车的每位骑手提供了量身定制的重量优化钛部件，并为学生方程式赛车“Stallardo 21”提供了改进的低重量高容量部件。
冷金属融合 3D 打印
△冷金属融合需要几个步骤，其中许多步骤与金属注射成型相同
简而言之，冷金属融合之所以有效，是因为 SLS 打印机使用上述专利金属原料，就像他们长期以来使用聚合物粉末来制造零件一样。目前，聚合物涂层金属原料仅由 Headmade Materials 提供。SLS 技术使用典型的聚合物材料，利用激光通过热量和压力将粉末塑料粘合在一起，逐层形成 3D 形状。这是通过用一个或多个激光器（类型包括二极管、CO 2或光纤，功率范围从 10 瓦到 60 瓦到 100 瓦）选择性地烧结聚合物颗粒来完成的。
△尽管冷金属融合是从数字设计到最终金属零件的多步骤过程，但能够成为批量零件的生产方法
在 SLS 机器内部的 CMF 流程中，SLS 机器必须具有开放参数或预安装的材料配置文件，以根据金属原料的要求调整温度和其他设置。CMF 的温度比用于打印的任何 SLS 机器低得多（低于 80°C），因此 Cold Metal Fusion 中使用了的“cold”一词。金属在此过程中并未熔化，而只是聚合物。
在每个部分之后，一层新的原料被铺展在构建层上，激光烧结它，并且该过程一次又一次地重复直到完成，不需要支撑结构。结果是由填充有金属粉末的塑料制成的素坯零件，这意味着粉末冶金中的任何金属都可以使用，并且零件成本大大降低。
完成后，需要对部件进行清洁和除粉，发明人表示，该素坯部件具有高强度和稳定性，可以通过水压或气压实现自动化。生坯部件的耐用性进一步使得在金属烧结之前能够进行机械车削、铣削、钻孔和磨削。由于整个过程的低温，所有未使用的剩余金属原料都可以在下次重复使用。从这里开始，就像在金属注射成型 (MIM) 工艺中一样，零件经过化学脱脂，从零件中去除大部分聚合物，留下脱脂后的零件，准备在最后阶段的烧结炉中生产完整的金属零件。最终的部分比最初打印的部分小。
所有使用聚合物粘合剂和金属（金属丝 3D 打印、金属粘合剂喷射）制成的 3D 打印零件在聚合物被移除且零件被烧结后都会收缩。Headmade Materials 表示可以实现零件收缩均匀的目标，无论零件尺寸、形状或复杂程度如何，收缩率都是一致的。钢的收缩率为 15%，钛的收缩率为 12%。没有特殊的软件或计算。该公司表示，只需在 CAD 程序中将钢制零件放大 15%，最终零件就会完全符合规格。
冷金属融合材料与设备
△Headmade Materials 的金属和聚合物原料有不锈钢 316L 和 17-4PH、工具钢 M2、钛 Ti6Al4V 和 CP-Ti 1 级以及钨
目前有一些材料可用于冷金属熔合工艺，包括不锈钢 316L、不锈钢 17-4PH、工具钢 M2、钛 Ti6Al4V、钛 CP-Ti（1 级）和钨，另一种工具钢 H13、Inconel 625 和铝 6061 目前正在开发中。
△Headmade Materials 的金属和聚合物原料
Headmade Materials 原料的价格并未公开，但该公司表示，该价格与粘合剂喷射工艺中使用的金属粉末的价格相当。在粘合剂喷射中，还有专有的粘合剂作为消耗品，但对于 Headmade Materials，原料是一种一体化材料。
△Cold Metal Fusion 需要的不仅仅是 SLS 3D 打印机。您需要脱脂设备和熔炉
该工艺需要一台SLS打印机、一个脱脂站（带溶剂）和一个烧结炉（MIM型）。严格来说，脱脂和烧结步骤可以外包，因为这些额外的设备价格昂贵，而且这些步骤确实需要一定的专业知识。虽然从理论上讲，任何开放式SLS机器都可以处理 Headmade Materials 的原料，但需要进行一些调整和测试，而每个品牌的 SLS 机器都有所不同。
(责任编辑：admin)
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