安装金属3D打印机，第1部分:设备

编者按:今年早些时候（2017年），何时凤凰分析设计技术(PADT)安装了一个概念激光Mlab荷兰国际集团(ing) R他因金属3D打印机，该公司具有良好的感觉来记录该过程。结果是五部分系列教学系列，概述了所学到的经验教训。通过详细说明终端设备，讨论该技术的设施，安全和环境方面，该系列深入了解从头到尾加入金属3D打印的过程。- 高级编辑唐纳森

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金属3D打印需要哪些设备?

这是第一个在五部分系列中的第一个，它带来了我们学习的第一个金属打印机的不同课程，概念激光器MLab Cusing R在PADT(见图1，上面)。在这篇文章中，我列出了端到端的金属3D打印所需的不同设备，并简要说明了其用途。在随后的文章中，我将讨论这项技术的设施、安全、环境和管理方面的内容。我希望这些信息以一种有意义的方式添加到对话中，并帮助那些正在考虑或正在安装金属3D打印机的人。

这些信息的细节会根据你使用的设备和材料而有所不同，但我希望这里所涵盖的主题能让你对安装金属3D打印机所涉及的内容有所了解，以帮助你做好同样的准备，并与您的设备供应商进行良好的讨论，以确保这些问题至少得到解决。

看看分类所需设备的一种方法 - 超出明显的金属3D打印机！ - 通过其目的，我这样做通过将它分成两大类：辅助设备（印刷本身所必需）和后处理设备（专注在该部分。

辅助设备

1.湿式分选机

湿分离器(见图2，上面)本质上是一个真空吸尘器，它被设计用来安全地真空分散(“逃亡”)的金属粉末，不能用任何其他方式清理。当处理粉末时，典型的建议是首先把任何你能刷到溢出的垃圾桶，这样你就可以重复使用它。下一步是试着用湿的无绒布(要覆盖在管家职位）.湿式分离器具有水柱，该水柱钝化金属粉末，使其不可反应，以便更容易处理（覆盖环境后）.湿式分离器需要大量的维护，特别是在处理活性金属如钛和铝合金时，供应商建议每天清洗湿式分离器。至少有一家公司发展起来了一个工具包，帮助湿分离器清洗，这表明了这个问题有多严重。大多数供应商在提供设备的同时还提供湿式分离器。

2.手套箱

手套箱(见上图3)是处理活性金属的一种有用设备。手套箱允许操作人员在一个封闭的环境中管理建造室中的所有粉末处理。对于非活性金属，这不是一个必要的设备，但它是活性金属的强烈推荐。当手套箱与活性金属一起使用时，在操作人员干预之前，惰性气体可以将氧气冲洗到低PPM水平，还包括将手套箱与机器的接地连接。手套箱的好处是它减少了你需要戴口罩的时间，因为你可以在一个封闭的环境中添加粉末和打开包装。手套箱也可以集成到机器本身——我们的手套箱是一个独立的有轮子的设备，当我们需要它的时候，我们可以把它推到机器旁边。

3.粉末筛

除非你打算在每一个构建完成后处理所有的粉末，否则你需要一个筛子从你希望在后续构建中重复使用的粉末中分离出较大的颗粒和污染物。筛子通常与机器一起提供，可以使其具有惰化功能(如图4所示，左图)，或者作为一个小型桌面设备(如图4所示，右图)，一次可以筛3到5磅粉末。虽然左边的筛子可以用于活性金属筛分，但人们是否可以安全地使用桌面筛子进行同样的筛分，即使它所坐的桌子和操作人员需要接地。这是一个灰色地带，我很希望听到那些在这个领域有专业知识或经验的人对此的想法。

4.超声波清洁

超声波清洗机(见图5，上面)的目的是在零件和构建板进行任何后处理之前尽可能多地清除滞留的粉末。这是为了最大限度地减少在下游工艺过程中被困的粉末进入空气的风险——这是不能完全消除的(这就是为什么后处理设备应该一直使用到清洗后的最后一部分)。

超声波清洗剂使用两次:第一次是在零件从组装板上取下之前，第二次是在它们被取下之后。有时，我甚至会使用它的第三次后，所有支持已被删除，如果部分内部p。我通常使用40 kHz和60ºC温度设置，但没有寻求进一步优化参数，在这个时候。

后处理设备(PPE)

1.炉

该炉的目的(见上图6)是在将零件从组装板上移除之前，消除零件上的残余应力。所以，这是零件和板材从超声波清洗机出来后的第一步。我们使用的炉子允许氮气或氩气冲洗，我们把我们的部分包裹在不锈钢箔在一个气体箱。热处理说明(时间和温度曲线)通常在材料附带的技术规范中提供。像不锈钢这样的金属可以在氮气气氛中消除应力，但铬镍铁合金和Ti6Al4V，例如，需要更高的温度，在800到1000ºC之间和氩气气氛。因此，如果你考虑在你的操作中运行不止一种金属，你需要设置两种气体。

2.支持删除

所有部分连接到构建板之间的3至5毫米的支持，需要拆除。这是一个两步的过程:第一步涉及从构建板上移除有支撑的部件，这是最常见的使用台式锯或电火花线。在PADT，我们偶然发现了第三种方法，使用一个摆动的手工具和硬质合金刀片-这适用于小零件(小于3英寸的X-Y空间)。戴手套很重要，供应商建议(N95或更高版本)，因为在移除支撑物时，可能会有粉末滞留在支撑物中，而没有用超声波清洗。第二步是使用手动工具从零件上撬出支架，这就是为什么设计与零件本身有弱机械连接的支架很重要。理想情况下，你可以用手工工具把它们撕下来，比如一张打孔的纸。

3.模具磨床

一个硬质合金模具磨床(见图7，上面)然后用来磨去支持模型接口。对于一些零件，尤其是小零件，这可以用手锉完成，但用模具磨床更容易。对于较大的零件，可以通过设计稍后加工的区域，并将这些区域与支撑区域对齐，以减少对这些表面的精加工需求，从而消除这种需求。

4.面铣

这可能有点令人吃惊，但您还需要一些方法在使用后补充构建板，以便您可以重用这些板。这涉及到使用面铣削技术去除构建板上的所有残余支撑，并在构建板顶部取下一片薄片，同时保持平面度在100微米(0.004”)以内。拥有这一能力将大大加快您的能力，开始连续打印，并减少需要保持大量的库存的建设板。

5.表面整理

技术的组合可用于表面精加工。至少，您必须具备能够为印刷部件进行玻璃珠爆破，而且还可用于印刷部件，也可以用于构建板本身。建议将珠子爆破的粉末改善为构建板的第一粉末的粘附性。（参见图8，在珠子窜料和后处理后的构建板上（右），准备再次使用）。

6.其他能力

上面的列表是我认为最低的能力列表需要在金属3D打印中开始，但并不全面，并不包括设施，安全，环境和家务要求，我将在未来的帖子中覆盖。额外的CNC设备用于加工金属零件，热处理和臀部，以及卓越的表面精加工和清洁技术，通常被呼吁金属添加剂制造生产，但这些高度依赖于应用和部分设计，这就是我离开它们的原因超出上面的名单。

在本系列的下一部分中，我将讨论金属3D打印的设备要求(电气、惰性气体等)。