Сплавление в порошковой среде
Суть метода заключается в локальном и избирательном плавлении тонкого слоя порошковой среды. Подача энергии обычно осуществляется с помощью лазерного или электронного луча. Уплотняются только те области, которые относятся к детали; окружающий порошок остается сыпучим и служит в качестве опорного материала.
После затвердевания наносится новый слой порошка. Этот цикл повторяется до тех пор, пока трехмерная деталь не будет полностью сформирована. Геометрия создается непосредственно на основе цифровой 3D-модели (CAD-данных, разбитых на слои).
Сплавление в порошковой подушке в основном используется для металлов и пластиков. Типичными металлическими материалами являются сплавы на основе алюминия, стали, титана и никеля; среди пластиков часто используются полиамиды.
Ключевым фактором качества является сама порошковая подушка. Размер частиц, их форма, распределение по размерам и текучесть определяют качество слоя. Только равномерно распределенный, однородный порошковый слой позволяет обеспечить воспроизводимые свойства деталей.
Также решающее значение имеет концентрация кислорода в рабочей камере. Металлические порошки при высоких температурах очень быстро вступают в реакцию с кислородом. Поэтому порошковая фьюжн-печать обычно проводится в атмосфере защитного газа или в инертизированных технологических камерах.
Плотность и прочность деталей в значительной степени зависят от локального ввода энергии. Упрощенным показателем является удельная объемная плотность энергии
Ev = P/(v⋅h⋅t)
- P — мощность луча
- V — скорость сканирования
- H — расстояние между дорожками
- T — толщина слоя.
Сплавление в порошковой подушке предъявляет высокие требования к подготовке порошка. Порошки должны быть сухими, однородными, сыпучими и воспроизводимыми. Старение, агломерация и окисление ухудшают стабильность процесса и качество деталей.
Поэтому подготовка порошка, смачивание порошка, сушка и инертизация тесно связаны со сплавлением в порошковой подушке. Они напрямую влияют на достижимое качество деталей и экономичность процесса.