Обеспечение новой технологии 3D-печати металлом,

KIMS и другие совместные исследовательские группы разрабатывают исходную технологию аддитивного производства металлических ручек для 3D-печати.

Национальный исследовательский совет науки и технологий

изображение: Концептуальная схема процесса изготовления металлической 3D-ручки для печатипосмотреть больше

Фото: Корейский институт материаловедения (KIMS).

□ Исследовательская группа под руководством доктора Сон Сан У, доктора Чан Кю Кима и доктора Кан Мён Со из отдела технологии соединения Корейского института материаловедения (KIMS), научно-исследовательского института, финансируемого государством. Министерство науки и информационных технологий разработало фундаментальную технологию контроля объема расплавленного металла в процессе 3D-печати металла с использованием методов сварки. Они достигли этого благодаря совместным исследованиям с исследовательской группой под руководством профессора Ён Тэ Чо и профессора Сок Кима с факультета машиностроения Национального университета Чханвон, а также с исследовательской группой под руководством доктора Дэ Вон Чо из Пусанского машиностроительного исследовательского центра в Пусане. Корейский институт машин и материалов. В результате они успешно разработали технологию 3D-печати металлическими ручками, которая позволяет непрерывно и свободно печатать металлом в трехмерном пространстве.

□ Технология 3D-печати металлом, разработанная исследовательской группой, имеет то преимущество, что позволяет свободно и непрерывно печатать металлом, не ограничивая направление движения сварочной горелки в 3D-пространстве. По сравнению с обычной 3D-печатью металла с использованием лазеров, стоимость изготовления оборудования невелика, а аддитивное производство может быть выполнено быстро с использованием коммерчески доступных сварочных материалов, что делает его более экономичным.

□ Аддитивное производство металлов с использованием методов сварки имеет ограничения при создании сложных структур, поскольку это ограниченный процесс построения одного слоя за раз. Это связано с тем, что последующие слои ламинируются после полного затвердевания, что предотвращает стекание расплавленного металла. Из-за этого существует недостаток, заключающийся в том, что требуется время охлаждения, а условия, при которых можно ламинировать, ограничены конкретными примерами. Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа провела компьютерный анализ, чтобы рассчитать и точно контролировать поверхностное натяжение расплавленного металла и затвердевшего объема в зависимости от конвекции/проводимости. Кроме того, они разработали технологию, которая позволяет выполнять аддитивное производство металлов в любых условиях, включая горизонтальное, вертикальное, наклонное и потолочное положения. Благодаря непрерывному ламинированию металла в жидкой фазе до его полного затвердевания время производства сокращается, границ между слоями нет, и образуется плотная микроструктура с превосходными механическими свойствами.

※ Что касается пластичности, улучшение на 24,5% по сравнению с существующим WAAM (аддитивное производство проволочной дуги).процесс на основе Inconel 625 (WAAM: сварка и аддитивное производство (AM) материалов проволочного типа с использованием дугового источника тепла)

□ По состоянию на 2021 год объем рынка 3D-принтеров внутри страны и за рубежом составит 82,1 млрд вон и 2,1 млрд долларов США соответственно, при среднегодовых темпах роста 10,5% и 20%. Ожидается, что это научное достижение придаст жизнеспособность обрабатывающей промышленности, обеспечивая технологическое превосходство в области аддитивного производства металлов и производства машин и деталей с высокой добавленной стоимостью с его использованием.

□ «Мы добавили 3D-аддитивное производство произвольной формы к непрерывному процессу аддитивного производства, что считалось невозможным в существующем процессе аддитивного производства металлов», — сказал Санг Ву Сон, главный научный сотрудник KIMS, отвечающий за исследование. Он продолжил: «Подобно существующей технологии 3D-печати с использованием полимеров, можно легко изготавливать сложные конструкции, используя существующие материалы для сварки металлов, что предлагает новую парадигму для обрабатывающей промышленности».

□ Этот результат исследования был реализован в рамках проекта «Разработка мультиметаллических слоев материалов для многоцелевого микромодульного реактора» Корейским институтом материаловедения при поддержке Министерства науки и информационных технологий. Кроме того, результаты исследования были выбраны в качестве обложки февральского номера всемирно известного академического журнала Advanced Science (IF=17.521). В настоящее время исследовательская группа продолжает последующие исследования в области аддитивного производства машин и деталей с высокой добавленной стоимостью в атомной энергетике и оборонной промышленности.