比DED快20倍，可取代鑄件和鍛件，冷噴技術(shù)用于大型鈦零件制造

冷噴技術(shù)被用在制造領(lǐng)域并不罕見(jiàn)，包括GE的冷噴技術(shù)以及澳大利亞Titomic公司的冷噴技術(shù)。此外還包括Plasma Giken公司以及Inovati公司。美國(guó)的Inovati公司是全球較早而且頗為成功的一家低壓冷噴涂設(shè)備制造商，總部位于美國(guó)的加州。Titomic的Kinetic Fusion冷噴技術(shù)生成可以3D打印工業(yè)規(guī)模的鈦制零件，速度比DED定向能量沉積快20倍。該技術(shù)能以超音速加速鈦顆粒，可用于制造9 x 3 x 1.5米尺寸的零件，并大大降低材料成本。

Titomic Kinetic Fusion工藝于2010年由澳大利亞聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)CSIRO（聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織）和Force Industries共同開(kāi)發(fā)，Titomic的新型金屬3D打印工藝采用冷噴涂技術(shù)，旨在研究和開(kāi)發(fā)基于現(xiàn)有涂料技術(shù)的新型固態(tài)增材制造工藝，CSIRO獲得專利許可后，Titomic因此而成立，旨在將該技術(shù)商業(yè)化。

Titomic Titanium Kinetic Fusion沉積速度究竟有多快？據(jù)該公司稱，速度至少要比目前最快的DED工藝快5倍，包括當(dāng)前Sciaky的送絲電子束熔化（EBAM）技術(shù)。

使用氮?dú)饣蚝�氣將金屬粉末加速至超音速，每小時(shí)產(chǎn)生高達(dá)45 Kg材料的沉積速度。對(duì)于Titomic可以生產(chǎn)的零件而言，結(jié)構(gòu)零件常規(guī)的加工時(shí)間要求可達(dá)200小時(shí)，Titomic的冷噴過(guò)程可以在6個(gè)小時(shí)內(nèi)完成。相比之下，EBAM可以以9.07公斤/小時(shí)的速度沉積材料，送粉的DED幾乎可以達(dá)到2.9公斤/小時(shí)，而送絲的另外一種DED技術(shù)（如Norsk Titanium的設(shè)備）可以達(dá)到2公斤/小時(shí)。

Titomic的工藝最顯著的優(yōu)勢(shì)不僅僅在于材料的承受能力。對(duì)于一些人來(lái)說(shuō)，鈦可能是地球上最豐富的金屬之一，但卻十分昂貴。成本高的一個(gè)原因與Kroll法的鈦提取工藝有關(guān)。這要求苛刻的工藝步驟包括提取、凈化、海綿生產(chǎn)、合金制造、成型和成型。

根據(jù)Titomic公司首席技術(shù)官Jeffrey Lang，澳大利亞擁有含鈦礦砂的豐富資源。有幾個(gè)過(guò)程可以經(jīng)濟(jì)高效地直接從礦砂中生產(chǎn)鈦粉，而無(wú)需通過(guò)耗能非常高的Kroll工藝。此外，目前的工藝通過(guò)提取鈦生產(chǎn)出棒狀物，這些棒狀物后來(lái)被霧化以再次產(chǎn)生粉末，這是一個(gè)高耗能的過(guò)程。而為了具有競(jìng)爭(zhēng)力，增材制造的鈦粉成本需要從目前的300美元/公斤下降到20-50美元/公斤左右。

目前增材制造用的鈦粉價(jià)格如此昂貴的另一個(gè)原因與霧化過(guò)程的低效性有關(guān)。3D科學(xué)谷了解到出粉率低是行業(yè)普遍遇到的瓶頸，而根據(jù)Titomic公司，大多數(shù)霧化粉末（高達(dá)80％）不能用于增材制造工藝中，因?yàn)殡s質(zhì)和顆粒尺寸不完善。這意味著產(chǎn)出不一致，價(jià)格保持高位，需求未得到滿足。雖然目前這在醫(yī)療和航空航天等高附加值的應(yīng)用中不是主要問(wèn)題，但它限制了增材制造技術(shù)在其他領(lǐng)域量產(chǎn)批量生產(chǎn)中的廣泛采用。

Titomic公司聯(lián)系了多達(dá)69家鈦粉供應(yīng)商和生產(chǎn)商，但是用于增材制的鈦粉占這些粉末廠商很小的收入比例，大多數(shù)廠商近賣出每年約10萬(wàn)美元的增材制造用鈦粉，而粉末生產(chǎn)設(shè)備可能花費(fèi)數(shù)百萬(wàn)美元。

為了降低對(duì)鈦粉末的要求，Titomic的技術(shù)已經(jīng)可以使用粗糙的鈦粉生產(chǎn)9 x 3 x 1.5米的零件。事實(shí)上，大小沒(méi)有固有的限制。由于不施加熱量，零件不會(huì)彎曲，也不會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象。 這與鍛造相比不僅僅有加工的優(yōu)勢(shì)，考慮到鍛造設(shè)備的成本，每個(gè)設(shè)備大約2000萬(wàn)美元或更多的價(jià)格。Titomic聲稱他們的系統(tǒng)可以取代金屬鑄件和鍛件。


來(lái)源：3D科學(xué)谷