开发17-4 PH不钢用于低功率选择性激光烧结
Yu-Deh Chao1,2, Shu-Cheng Liu1,2, Fu-Lin Chen1,2
1High Speed 3D Printing Research Center, National Taiwan University of Science and Technology, No. 43, Sec. 4, Keelung Rd., Taipei 106, Taiwan.
Materials (Basel, Switzerland)
|January 25, 2025
概括
本研究展示了使用低功率激光系统和新型金属聚合物复合材料制造金属元件. 该工艺产生高密度的17-4 PH不钢零件,具有出色的机械性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 增材制造 增材制造 增材制造
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 选择性激光烧结 (SLS) 是一个关键的聚合物增材制造 (AM) 技术.
- 传统的SLS仅限于聚合物材料.
- 通过AM制造金属元件通常需要高功率激光器和专用设备.
研究的目的:
- 开发一种金属聚合物复合材料,用于使用低功率激光SLS系统制造金属元件.
- 通过这种新的方法,研究生产17-4 PH不钢零件的可行性.
- 描述由此产生的金属元件的机械性能和密度.
主要方法:
- 通过将17-4 PH不钢粉与聚氧甲 (POM) 和高密度聚乙烯 (HDPE) 混合,制备一个复合粉末.
- 绿色零件使用Sinterit Lisa SLS系统 (5W,808nm激光) 制造,其打印参数优化 (140°C,35.87mJ/mm2,100μm层厚度).
- 通过热脱脂去除聚合物粘合剂,然后进行高温烧结 (1180分钟1310°C),以获得固体金属组件.
主要成果:
- 通过SLS工艺成功地生产出完全成型的绿色零件,其最大密度为3.61g/cm3.
- 在烧结后,金属组件的密度达到7.57g/cm3 (理论密度的97%),平均收缩率为22%.
- 最终组件的抗拉强度为605.64 MPa,硬度为HRC 14.8.8.
结论:
- 低功率激光选择性激光烧结金属聚合物复合材料是生产密集金属元件的可行方法.
- 这种技术为金属增材制造提供了具有成本效益,能效和高速的替代方案.
- 该工艺可以容纳广泛的颗粒大小,提高其适用性并降低制造成本.
