GE 揭幕旗下粘结剂喷射金属3D打印系统,能打印500mm大尺寸零件

10月18日,GE航空举行了旗下Series 3粘结剂喷射金属3D打印系统揭幕活动,并宣布该系统经过测试可用于现代大批量生产制造。打印机将于2023年下半年交付,目前已有一些预定订单。

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GE粘结剂喷射金属3D打印系统研发历史

GE通过收购两家粉末床熔融(PBF) 技术的金属3D打印机制造商Concept Laser和Arcam后成立专门的增材制造子公司GE Additive。然而,这两种技术即便在当时属于最先进的金属3D打印技术,但制造成本高且效率低。为降低成本,提高生产效率,以当时Exone为代表的粘结剂喷射金属3D打印技术被业界广泛关注。GE和HP这两大知名企业均宣布开发能够为大规模3D打印生产带来可能的粘结剂喷射技术。

GE Additive首席工程师和创新负责人Josh Mook在揭幕仪式上表示,GE公司的相关研发始于2016年,最初动机是专门解决GE业务的铸造成本问题。“实际上,在决定开发打印机之前,我们在粘结剂化学方面已经研究了很长时间,现有的资源已无法满足需求。我们不仅关注高速和吞吐量,还关注工业、工厂级的设备。从GE Additive的角度来看,这是该领域一段时间以来一直所缺失的。”

Mook指出,粘结剂喷射对于公司在行业中的主导地位至关重要。然而,问题在于该技术是应该在内部开发还是收购。“我们知道需要进入粘结剂喷射领域实现快速整合,收购实际上很困难,我们有一群工程师也在努力开发。大概在2017年左右,我们留出了一个小团队,给了他们55天的时间来尝试制造一台机器。这就是为什么它被称为“H”的原因,H代表“Hustle(匆忙)”。47天后,我们使用这台设备进行了测试。尽管这是一个快速的设计-建造测试,但它证明这件事情可以做。现在,我们已经迭代到了第三代产品”。

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在过去四年中,一组精选的战略客户合作伙伴为GE Additive Binder Jet技术平台的开发做出了贡献。如康明斯用于发电和汽车,西屋制动用于铁路,山特维克用于采矿,肯纳金属用于对耐磨和耐腐蚀至关重要的石油、天然气等工业应用。该公司产品线经理Birkmeyer表示,“我们一直在与选定的合作伙伴进行持续合作,以确保我们为市场带来的产品行之有效。这就是为什么迟迟没有推出产品的原因。Series 2 (构建体积为380 x 380 x 270mm)虽然是Series 3的测试版,但我们的许多客户已将其用于生产” 。

Series 3粘结剂喷射金属3D打印系统特点

GE Additive表示,Series 3能够克服粘结剂喷射所面临难以生产大型零件的难题。通常,对于该工艺来说,大尺寸零件可能会变得太重,从而导致塌陷。烧结对于任何尺寸的零件来说都是一个复杂的问题,而对于超大尺寸的部件来说,很难预测和成功完成烧结。

Series 3粘结剂喷射金属3D打印系统的构建体积达到500 x 500 x 500 mm,可以重复且可靠的生产与铸件相近性能的零件,且能够制造500μm的通孔直径和壁厚。目前,已成功生产重达25公斤的不锈钢制品,也并未发现最大壁厚限制。

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该打印机的制造还考虑到了可维护性,可以轻松修复磨损的喷嘴。操作人员还可以在不破坏精细特征的情况下完成粉末清理,这为零件大批量快速生产提供了保证。此外,GE Additive的Amp软件具有失真预测和补偿功能,可以在所需公差范围内烧结零件,这为制造合格零件提供了保障。

GE粘结剂喷射金属3D打印机是如何工作的?

GE粘结剂喷射技术使用水基粘结剂沉积在粉末床上,通过加热使其蒸发,然后实现材料交联形成半固体复合材料。打印机会将打印过程中排出的水分吸出,并将其用作机器清洁剂的一部分。它不仅可以打印惰性或活性金属,还可以打印复合材料和陶瓷。

Binder Jet产线配备了三台辅助设备可支持多台机器,液体管理系统(Liquid MHS)包括三个部分:粘结剂、清洗剂以及废液桶。


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粉末管理系统包括装载原始粉末和回收粉末的料斗,使用气动压缩机以约25Kg/min的速度输入到机器中,这意味着粉末的配置无需人工操作。机器能够将粉末吸出,并将其铺设到粉床上,同时将回收材料放入回收的料斗中。该设计最大限度减少了操作人员与系统和金属粉末的接触,更不会使生产车间布满金属粉末。

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GE Additive表示,Series 3系统将通过UL和CE认证,具有100%惰性和密封环境,全闭环无粉暴露,并且能够打印反应性和易燃粉末。其他安全优势还包括完全独立的实时安全系统、持续监控机器状况以及用于集成到工厂MES和安全系统中的实时OPC UA数据流。

GE粘结剂喷射金属3D打印机未来部署

GE预计用户最终可能能够部署40、50甚至100台设备。Series 3未来可以通过使用机器人技术和其他自动化技术使制造更加高效。自动化功能之一是零件的输送系统,使用机器完成粉末清理和转运功能。此外,每个构建箱都有一个序列号,机器对其进行扫描能确保正确跟踪批次。

GE声称其粘结剂喷射3D打印机比“其他增材制造方式”快100倍,将以低成本、大规模和安全的方式为用户生产优质零件。

转载自http://amreference.com/


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