平地起惊雷!3D打印钨合金,倍丰团队取得重大突破!

 

近日,苏州倍丰为国内一家金属新材料公司研发出一款定制级的金属选区激光熔融3D打印设备AmPro-SP330,并成功打印出医疗CT扫描仪中对成像清晰度有直接影响的重要部件—钨合金防散射栅格件,经检测,打印件各项数据均达到工业应用标准,后续该部件将投入到CT扫描仪中实现批量应用。该项目的成功落地实施,使苏州倍丰在进军医疗器械市场的道路上,寻求到更大的突破口,更值得关注的是,倍丰团队突破了目前钨合金3D打印的技术难点,标志着国内钨合金材料3D打印技术再上一个台阶!

 

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本次定制研发的SP330是一台金属选区激光熔融3D打印设备,最大成形尺寸为250x250x250mm,配备IPG500W连续激光器和CTI双轴振镜,设备采用大容量水平式连续自动送粉和自适应双向铺粉技术,可实现成形仓的快速切换,减少设备待机时间,大大提高了打印效率,同时优化了内部循环气流并且全程保持惰性气氛的保护。

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   项目名称:

3D打印钨合金防散射栅格件

技术背景:  

在医疗设备的使用中,辐射射线的散射会严重地降低射线探测器的图像质量。防散射栅格也称防散射滤线栅,一般安装于探测器晶体的上方并接近于晶体的上表面的位置。其作用是为透射的射线划分出与接收晶体一致的通道,并且屏蔽散射线。

 

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传统的防散射栅格一般包括若干间隔排列的栅格片,栅格片的长度与CT探测器直接相关,对于长度较长的CT探测器,其栅格片的长度也较长。因此,由多个间隔排列的栅格片组成的防散射栅格整体结构细长比很大,其长度方向的刚度非常差,容易出现扭曲变形等问题。

 

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  目前,防散射栅格的结构多是采用若干重金属薄板排列成扇面状的一维结构。或是在前述的一维结构中加入金属薄片组,两组金属薄片相互对插形成二维栅格状网格。这两种防散射栅格结构装配复杂,支撑结构少,以及在两组金属片相互对插形成的二维栅格结构中,两组金属片相互之间接触面小等缺陷,很难保证防散射栅格整体结构强度。在高度旋转的机架上,防散射栅格很容易发生结构变形,而影响图像质量。

 

众所周知,钨合金是以钨为基加入其他元素组成的合金。在金属中,钨的熔点最高,高温强度和抗蠕变性能以及导热、导电和电子发射性能都很好,被广泛地用于医疗器械、航天及航空工业、机械工业、电器工业等领域。然而,它的硬度和极高的熔点使其成为难以进行3D打印的材料。倍丰团队成功打印的钨合金防散射栅格可以很好地解决实际应用中出现的这些问题。  

 

解决方案

倍丰技术团队在和客户的沟通下,经过大量的材料研究及工艺路线设计成功突破这一技术难点,倍丰技术团队根据该工件的特点,特意为打印这种极限壁厚零件在倍丰自主研发的“Print Controller”软件中开发了独特的“MESH”功能,该功能可以根据零件的壁厚分配不同的激光路径,打破了传统的激光路径分配方案,克服了在打印薄壁处能量高,易变性的技术难点。同时,也为打印0.1mm壁厚甚至更薄工件提供可能,刷新了金属3D打印极限壁厚领域的记录。

 

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有了独特的“MESH”功能,倍丰团队又开始对材料进行改性,因为打印防散射栅格所用的材料为钨合金,是一类不常见的金属3D打印材料。由于钨合金熔点高、硬度高、易出现裂纹,也是较难攻克的3D打印材料。针对以上难点,倍丰技术人员对材料进行改性,实验了近220组工艺参数,在倍丰SP330提供较高基板预热的先决条件下,成功打印出钨合金防散射栅格,其壁厚达到0.1mm,成形精度控制在0.02mm,致密度高达99%,通过钨合金材料打印出来的防散射栅格,整体刚度强度远高于传统栅格标准,保证了实际应用过程中在大离心力下的结构稳定性。同时,将制备单个工件的时间压缩到3h以内,为客户节约了大量的时间成本,人力成本。为客户占领3D打印钨合金市场,提供了有力的支持。

我国在钨合金材料3D打印领域与世界先进国家相较,还是存在很大的差距。现在,这差距正在逐渐拉小,倍丰团队已经成功解决了难熔金属钨合金材料激光精密成形的部分技术难点,实现了更加灵活的设计,让生产周期也大大缩短了。

 

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创建时间:2020-06-05 09:16