粉末冶金技术发展到今天已经有了不少的分支和不同的工艺,在这其中zui具有代表性的两种工艺非增塑挤压成型和注射成形莫属了,虽然同属于粉末冶金,但是它们又有很多不同,今天就让小编带大家一起来了解一下吧。
先来看看金属粉末增塑挤压成形工艺,这是一种在金属粉末包套挤压等工艺的基础上发展而来的,可以在较低的温度下对具有优良流动性的铜、钨、硬质合金、高熔点金属间化合物以及陶瓷材料进行挤压成形的新工艺。目前该工艺已经有了专用的连续挤压设备。该工艺过程使用的物料是添加了一定量增速剂的具有优良流动性的金属粉末。利用该工艺生产的坯件,在经过干燥、烧结之后就可以成为最终成品了。
再来看一下另外一种新型的金属零部件成形工艺—金属注射成形。它是将传统的粉末冶金和现代塑料注塑技术相结合并依托于粘结剂配方研发和喂料生产技术的一种近净成形工艺。它是一种发展历史久远但发展速度缓慢的成形工艺,该工艺的基本流程就是将金属粉末和粘结剂的混合物在一定的温度和压力条件xia注入特定的模腔中得到接近最终产品尺寸和形状的坯件,再对坯件进行脱粘、烧结得到具备一定机械性能的最终成品的过程。
通过以上的描述可以看出,粉末增塑挤压成形与注射成形有很多相同的优点,所以近几年这两种工艺都得到了迅猛发展,两者共同的优点总结一下有四点:近净成形,都可以一次成形最接近制品最终形状的坯件;利用传统的铸造、机加工等防范难以生产的形状的金属制品,尤其是小型复杂零件和细长零件的成形中占有很大优势;可适用的材料范围都相当广泛,一些用常规办法不好制备成品的材料都可以采用此两种方法;该两种方法可以作为新材料及其产品的新的研发方法。
两者一个***共同点是都要使用粘结剂。从粘结剂的选用及配方上来看,两者采用的粘结剂都可以归为三大体系,蜡基、jia基纤维素基和塑基,用量上也差不多,都在在8%~20%的质量比范围。从工艺上来看,都要在坯件成形以后进行粘结剂的***脱除。
但是两者也有很明显的不同,在原料上,增塑挤压成形使用的金属粉末粒度变化区间比较大,从几微米到几百微米都可以使用;而金属注射成形对金属粉末的要求比较高,粉末的粒度一般在0.5-20微米之间,对粉末制备方法和粉末形状有着更高的要求,因此成形后的制品更致密,烧结时收缩率小,尺寸精度更高。
如果要说两者的差异的话,成形设备和物料受力的的不同是其另外一个***的区别,增塑挤压成形采用的是专用螺杆挤压成形机,物料处于两向压缩和一向挤出拉伸的变形,其中的挤压力一般不会超过300Mpa;而注射成形采用的注射成形机,在成形过程中物料受到的是三向压应力,其变形是三向力的压缩变形。
通过两者共同点和不同点的比较,我们认识到,两者都是当今粉末冶金技术新的发展方向,都可以在成形难加工材料的小尺寸复杂形状制品方面发挥优势,粉末冶金注射成型,如果在精密度要求不是特别高的情况下可以采用增塑挤压成形工艺以降低生产成本,而精密度要求高的制品的成形则只能通过对粉末粒度要求严格的金属粉末注射成形来实现。
荷兰超级摩托车制造商Electric Superbike Twente与金属3D打印公司K3D合作,为其电动自行车的电机生产新的冷却外壳。这是Electric Superbike Twente使用的一款3D打印金属组件,在此前的产品开发中,他们意识到使用传统技术生产的电机冷却外壳并不适合高性能摩托车,因此双方在设计***辆电动摩托车后不久就开始合作。
传统制造的局限性
超级摩托车团队的技术经理Feitse Krekt 评论说:“首辆超级摩托车的冷却外壳由多个部件组成,这些部件使用传统的生产方法,如车削和铣削,很难生产。对于这些生产方法,需要大量的材料,罗湖区粉末冶金,因此最终产品变得非常沉重。而且另外一个问题是,由于车削过程,壁厚需要高于常规,我们无法尽可能高效地冷却电动机。所以,电机的功率低于预期,有时需要放慢速度以使电动机不会过热。”
因此,超级摩托车决定联系K3D,K3D是荷兰一家从Additive Industries购买了MetalFab1 金属3D打印机的公司,自2016年以来已生产超过35,000种产品。
△用于生产冷却外壳的MetalFab1 3D金属打印机
K3D的***技术官Jaap Bulsink解释说,使用K3D生产的部件使他们能够享受传统制造技术无法提供的设计自由,“由于采用薄壁设计,内部通道具有zui佳的冷却性能,只有金属3D打印才能实现***设计自由度。重要的是,该部件的设计重量最轻。该部件打印非常准确,无需任何后处理即可直接使用。”
这不是3D打印初次用于制造电动摩托车。总部位于德国的BigRep已经制造出功能齐全的3D打印电动摩托车,但该自行车仅用于设计目的,目前还不是一种可行的商业产品。另外,宝马今年早些时候推出了3D打印概念车架,用于BMW S1000RR运动自行车。
电动超级摩托车目前正在组装,之后将于2019年5月24日在荷兰恩斯赫德进行测试并最终曝光。
据报道,以色列科学家运用3D打印技术,成功制造出樱桃大小的心脏,期待有朝一日能印出人类的心脏,造福等待换心的人。据以色列特拉维夫大学(Tel Aviv University)的研究团队日前在Advanced Science期刊上发表研究成果显示,他们成功运用3D打印技术印出樱桃大小的心脏,跟兔子的心脏一样大,而且不只是结构,还包括了细胞、血管、心室等,***医用科技首例。
用于打印的原料是人类组织,粉末冶金件,科学家从受试者身上切下一块脂肪组织,然后把细胞物质分离出来,经过重编程后成为多功能性gan细胞,再分化为心脏细胞或内皮细胞。
同时,胶原蛋白和糖蛋白等细胞外基质(Extracellular Matrix;ECM)经处理后成为水凝胶,并和分化后的细胞混合,拿来当作3D打印的“墨水”。
zui重要的是,由于打印的原料取自接受移植者自己本身,MIM粉末冶金,故可以避免排斥反应。
科学家的下一个挑战,是教打印出来的心脏跟真的心脏一样跳动。它目前能做到“收缩”,但是还无法完成“泵血功能”的作用。,科学家也还需要研究怎样扩大规模,才有足够的细胞组织做出真正人类大小的心脏。
该团队表示会先尝试把打印的心脏移植到动物身上,下一步才是人类。他们希望未来10年内,全世界的ding尖医院里都可以有一台3D打印机,让qi官打印得以成真、普及。