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以应用为导向——看这家企业如何为耐磨零件制造开发3D打印材料与工艺

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以应用为导向——看这家企业如何为耐磨零件制造开发3D打印材料与工艺

作者:
发布时间:
2019/07/16
【摘要】:
金属粉末材料企业VBN针对耐磨零部件制造需求,开发增材制造-3D打印粉末材料与增材制造工艺。成功开发的应用及其增材制造工艺,将以技术许可的方式融入用户的生产流程中。  VBN3D打印滚齿刀  结合应用开发粉末与工艺  瑞典金属粉末材料公司VBNComponents正致力于结合具体的工业应用需求与增材制造-3D打印工艺,开发新一代高强度、含碳化物的高速钢材料。根据3D科学谷的市场观察,这类材料适合制
  金属粉末材料企业VBN 针对耐磨零部件制造需求,开发增材制造-3D打印粉末材料与增材制造工艺。成功开发的应用及其增材制造工艺,将以技术许可的方式融入用户的生产流程中。
 
 
  结合应用开发粉末与工艺
  瑞典金属粉末材料公司VBN Components 正致力于结合具体的工业应用需求与增材制造-3D打印工艺,开发新一代高强度、含碳化物的高速钢材料。根据3D科学谷的市场观察,这类材料适合制造耐磨损部件,如齿轮加工刀具、食品加工设备零部件、采矿设备零部件等。
 
 
VBN 材料与增材制造工艺的工业应用
  耐磨钢材料具有广泛的工业用途,它们属于传统制造技术难加工的材料,VBN 通过电子束熔融(EBM)3D打印技术实现了这类材料的制造。
  VBN 开发的EBM 金属3D打印高合金高速钢粉末材料被命名为Vibenite系列,目前已开发出5种不同型号的材料。VBN 针对每种材料开发了对应的增材制造工艺,以满足不同领域的制造需求。包括:
  - 耐腐蚀、耐磨Vibenite 350 高合金钢
  该材料的洛氏硬度为60 HRC,维氏硬度为 680-700 HV,具有高铬含量,适用于制造注塑模具、泵、泵壳、轴承和阀门部件,以及制造泵叶轮等要求复杂形状和高性能的产品。
 
 
VBN 3D打印叶轮
  - 高耐磨、高韧性高合金钢 Vibenite 150
  该材料具有细晶粒Fe基体,碳化物分散良好,洛氏硬度为58-64 HRC,维氏硬度为 600-780 HV。该材料适用于产品功能原型制造,难加工零件、刀架、具有高耐磨性和韧性要求的冷加工应用,塑料加工工具和易损件制造。
  - 耐磨、耐热材料 Vibenite 280
  该材料的洛氏硬度为63-70 HRC,维氏硬度为780-1000 HV,具有非常高含量细小、分散良好的碳化物,适用于制造滚齿刀、成型刀具,电动切割刀具以及磨损部件。VBN 已经证明该材料与增材制造工艺,可制造出具有更高生产效率的机械加工刀具,例如用于汽车动力总成生产的刀具。
  沃尔沃建筑设备公司正在使用通过Vibenite 280材料制造的齿轮加工滚齿刀,并与传统高合金钢制造的标准滚齿刀进行了比较。结论是,当Vibenite 280材料制造的刀具以正常进给运行时(切割深度相同),刀具使用寿命延长至2.2倍。
  如果放到每年2万个汽车齿轮加工生命周期中进行成本分析,意味着每个齿轮加工的总生产成本降低了15-20%。在双切削进给的情况下,成本进一步降低15-20%。每个齿轮加工的总生产成本可降低30-40%。此外,更换刀具的需求下降至50%。
  - 坚硬材料Vibenite 290
  Vibenite 290 含有25%的碳化物,洛氏硬度为68-72 HRC,维氏硬度为940-1100 HV。VBN 通过增材制造技术实现了这一难加工材料的加工,应用包括制造金属切削工具等高磨损应用。
  - 新型混合硬质合金 Vibenite 480
  Vibenite 480是2018年底开发出来的新材料,含有约65%的碳化物,混合了高速钢和硬质合金。这种新型混合硬质合金具有750°C的长期耐热性、耐腐蚀性,并且具有磁性。
  应用目标是替代高合金钢,从而提高生产效率和几何复杂性。比如说在金属切削刀具制造领域,这一材料及增材制造工艺可以替代械加工进行钢棒料加工的方式,制造出复杂的刀具,并用于更高速度的金属切削。除此之外,增材制造 Vibenite 480 材料还可以被用于制造一体化零件,比传统硬质合金工艺所能实现的尺寸更大。
  根据3D科学谷的市场观察,增材制造工艺为耐磨材料制造带来以下优势:通过增材制造生产磨损零件时,不再需要对棒材的初始锻造、轧制以及重型加工,而是直接将粉末材料进行成型。另一点就是带来了零部件性能和使用寿命的提升。
 
 
VBN材料基质中存在小尺寸、均匀分布的碳化物
  Vibenite 材料的成分独特并具有良好的耐磨性,这种增强的材料性能是通过VBN 专利的增材制造工艺实现的。材料基质中存在小尺寸、均匀分布的碳化物是性能提高的原因之一。
  VBN 为多个制造领域的工业用户提供刀具与耐磨零部件增材制造技术,与客户之间合作不仅仅是销售3D打印粉末材料或提供零件加工服务,还包括通过许可协议的方式进行技术授权。
  VBN 与客户之间的合作分为两个阶段:在第一个阶段中,VBN 工厂利用增材制造技术和Vibenite材料为客户开发新应用,如果金属3D打印产品性能达到客户要求,客户可以通过许可协议的方式,将VBN专利的AM-HSS 增材制造工艺整合到内部生产流程中,VBN为客户提供全面的支持。
  根据3D科学谷的市场研究,2018年末,VBN与一家全球工程集团签署了价值数百万欧元的许可协议,该协议包括使用VBN 材料与增材制造工艺为某特定细分领域生产高强度组件。VBN 目前还与岩石钻探企业 Epiroc共同测试Vibenite 480材料3D打印部件在岩石钻探中的应用。(来源:3D科学谷)
  河北敬业增材制造科技有限公司成立于2015年,总投资规模23.4亿元人民币,是全国500强企业---敬业集团的全资子公司,公司位于河北省石家庄市平山县南甸镇敬业集团工业园区,是一家集专业研发、生产、销售高端气雾化金属粉末、激光再制造、3D打印服务于一体的全流程增材制造公司。
  我公司现有EOS M290打印机8台,EOS M400-4 1台,Arcam 电子束粉末快速成形系统和铂力特S310各1台,其中EOS M400-4属国内先进设备,配备四个激光头,打印效率是E0S M290单激光头的3倍以上,具有成型精确、材料利用率高等优点;公司致力于为各制造领域客户提供金属3D打印整体解决方案,业务主要涉及到航空航天零部件、模具、医疗器械及骨科植入物、汽车制造,船舶制造等领域。