ExOne и Abbott используют печи непрерывного действия для спекания деталей из алюминиевого порошка

Когда в марте компания ExOne объявила об успешном начале печати со связующим и спекании алюминия 6061 до уровня плотности 99% с сохранением традиционных свойств материала и жестким геометрическим контролем, это был прорыв, к которому шли десятилетия.

Как сообщается, ключевую роль в продвижении нового подхода к оптимизации процесса обработки алюминия 6061 сыграла компания Abbott Furnace Company и Стивен Фельдбауэр, доктор философии, директор по исследованиям и разработкам Abbott.

В то время как большинство продаваемых сегодня систем аддитивного производства, в которых используется процесс струйного нанесения связующего (BJT, Binder Jetting), работают в паре с печами периодического действия, компания ExOne при содействии Abbott обнаружила, что для алюминиевого сплава 6061 предпочтительнее печи непрерывного действия - именно тот тип, который будет выгоден при крупносерийном производстве.

"Использование печи непрерывного действия оказалось ключевым элементом нашего патентованного подхода, - заявил Рик Лукас, директор по технологиям и вице-президент по новым рынкам компании ExOne. - В нашей дорожной карте алюминий 6061 всегда был пиком. Это наиболее часто используемый алюминий в мире; это то, что нужно производителям. Но он также наиболее сложен для печати и спекания. Многие великие умы собрались вместе, чтобы сделать это, опираясь на десятилетия фундаментальной работы".

Задача спекания деталей из алюминиевого порошка до состояния высокой плотности было хорошо известной проблемой на протяжении десятилетий. Так, несмотря на то, что с помощью методов порошковой металлургии и печати со связующим возможно получение прецизионных "зеленых" деталей из алюминиевого порошка, надежного способа их спекания до состояния высокой плотности с сохранением формы и свойств до сих пор не было.

По словам Лукаса, когда Фельдбауэр посмотрел на микрофотографию недавней работы ExOne по аддитивному производству и спеканию Al 6061 с использованием других печей, он увидел, что компания ExOne достигла достаточного прогресса, чтобы сделать то, что другие пытались сделать в течение стольких лет. "Стив был очень уверен, что все получится, - вспоминает Лукас. - Все дело в потоке газа над деталью".

Фельдбауэр, который также преподает порошковую металлургию в Пенсильванском университете, будто криминалист, увидев микрофотографию, мог точно сказать, какие проблемы возникают, и имел хорошее представление о том, как их устранить. "Я преподаю спекание в прикладных материалах. Я преподаю обработку порошковых металлов, - объяснил он. - Я смог использовать свой опыт".

Печи непрерывного действия компании Abbott, такие как Vulcan Delube System (на фото), предназначены для эффективного удаления связующих или смазочных материалов из порошковых металлических деталей и деталей, изготовленных по методу струйного нанесения связующего, и "очистке" деталей путем их пропускания через несколько камер с жестко контролируемой атмосферой и тепловыми профилями.

"Алюминий очень легко окисляется, - пояснил Фельдбауэр. - Мы печатаем и спекаем его и контролируем это. Способность контролировать атмосферу при спекании - это то, что действительно отличает компанию Abbott во всем мире. Непрерывная обработка и очень жесткий контроль атмосферы". Он сравнил этот процесс с попыткой удержать металлическую частицу от плавления во время спекания в округлую каплю и вместо этого сохранить ее квадратной, как объемный пиксель - и в то же время удалить связующие вещества и предотвратить окисление.

Сегодня ExOne и Abbott могут обеспечить воспроизводимые результаты получения высокой плотности для алюминия 6061. По словам Фельдбауэра, разработки, связанные с этим достижением, изменят производство, обеспечив создание более легких геометрических форм из алюминия, что важно для автомобильной, аэрокосмической и других отраслей промышленности. Он отметил: "В течение многих, многих лет использование порошка со связующим не рассматривалось так же положительно, как использование электронного луча или лазера, но мы демонстрируем здесь то, что мы можем печатать материал с эквивалентным качеством, который невозможно изготовить путем сварки с помощью лазера или EBAM. Мы не только можем его производить, но и делать это в больших объемах. Без возможности поддерживать высокое качество и большие объемы при спекании, этот рынок был вынужден быть нишевым.

"Мы преодолели этот барьер. Теперь мы действительно предлагаем конкурентоспособный процесс для крупносерийного производства высококачественных деталей", - заключил он.