在首屆先進制造國際會議（ICAM）上， InssTek展示了多材料3D打印火箭噴嘴制造工藝

2022年6月30日，南極熊獲悉，InssTek一家韓國金屬DED技術開發(fā)商，成功地在一次印刷中使用不同的金屬（鋁青銅合金和不銹鋼），制造了多材料3D打印FGM火箭噴嘴。

△InssTek使用多種材料成功生產(chǎn)FGM火箭噴嘴視頻介紹

正如NASA和其他航天公司所希望的那樣，需求使用不同金屬生產(chǎn)單個零件。在極端環(huán)境中使用的航空航天部件，可以由每個地區(qū)使用具有優(yōu)越特性的最佳材料制成。因此，它有望成為不斷增長的航天工業(yè)市場的關鍵技術。

眾所周知，許多航空航天部件的工作環(huán)境及其惡劣。特別是火箭噴嘴，有許多不同參數(shù)的要求。例如，噴嘴上部和下部區(qū)域的工作溫度不同，因此每個區(qū)域的首選材料類型可能不同。

△該公司制造的多材料3D打印FGM火箭噴嘴

雖然航空航天對這種需求持續(xù)增長，但該材料存在很大的技術難題。Innstek解釋，如果將兩種不同的材料直接貼合，由于材料特性的差異，粘合表面可能會變?nèi)?，但如果成分逐漸改變，它可以生產(chǎn)出更穩(wěn)定的材料，適用于在極端應用中承受更惡劣的條件。

因此，該公司采用功能梯度材料(FGM)技術，是結合兩種材料的新方法。FGM逐漸改變兩種不同材料的成分以生產(chǎn)多材料零件。

大多數(shù)金屬3D打印技術（例如鑄造、鍛造和切割）都使用單一材料制造零件。然而，在直接能量沉積（DED）的情況下，它具有可以使用多種材料的非常大的優(yōu)勢。DED方法是一種金屬3D打印方法，其中用激光熔化基材并提供金屬粉末到熔池中進行合金化。這時，當供給的金屬粉末以多種材料供給時，合金的結果就有了新的成分。

在使用多種材料進行3D打印時，最重要的技術是“供粉”工藝。它應該在整個打印過程中長時間提供穩(wěn)定的數(shù)量，并且同時提供多種粉末，因為金屬合金的特性很容易通過不同元素的組成而改變。因此“精確控制”和“多送粉”，是該技術成功的關鍵。

△ss316l青銅梯度化學性能圖表

該公司宣稱，它們的CVM送粉技術已實現(xiàn)這一點：它在金屬3D打印過程中，提供更穩(wěn)定的粉末供應。通過實時監(jiān)控供粉量，可將其控制在目標量的±5%以內(nèi)。此外，它是一種優(yōu)化技術，可通過獨立控制多達六種不同的粉末，來制造具有新成分的多材料零件。

同時，該公司還宣稱，它們擁有制造多材料零件所需的自開發(fā)硬件、軟件和材料加工技術?？捎糜谥圃於嗖牧狭慵??；谶@些技術，成功地將實際規(guī)模的火箭噴嘴制成 FGM。目前，正在研究，將多材料零件應用于航空航天、海洋和醫(yī)療行業(yè)等不同領域。

據(jù)悉，InssTek將于今年9月份在芝加哥的IMTS，和今年11月德國法蘭克福的Formnext展會中，展示該公司的各種金屬3D打印技術，包括多材料制造技術。