金属粘合剂喷射和金属注射成型工艺面临着与烧结过程中零件变形和下垂相关的挑战。传统方法依靠支撑结构或陶瓷安装器来解决这个问题。然而,惠普实验室的研究人员开发了一种新颖的解决方案——一种形状保持刺激涂层,可以消除烧结过程中对支撑结构的需求。
解决下垂问题
研究人员将形状保持刺激涂层应用于铜和不锈钢生坯部件,并进行热处理。结果显示,这种涂层能够有效抵御流挂现象。在烧结后,悬垂量为28毫米的铜部件和33毫米的不锈钢部件保持完整,没有发生下垂。涂层与零件表面形成冶金结合,在烧结过程中提供强度和稳定性。
零件下垂,图片来自:惠普
研究人员通过不同的热处理温度发现,涂层与零件表面形成了牢固的结合,防止了流挂现象。涂层在烧结过程中发生化学反应,转变为粘附在零件表面的多孔网络。多级烧结增加了颗粒颈结合的体积,增强了支撑自身的强度。具有不同角度(包括30°、45°和60°)悬垂的零件均能够成功烧结,没有发生下垂。
在不锈钢中的应用
研究人员还探索了使用特定形状保持刺激涂层对316L不锈钢零件进行无支撑烧结。结果显示,不锈钢部件没有出现流挂,并且在清洗后没有留下任何涂层痕迹。在脱脂和烧结的初始阶段,涂层成分粘合到零件表面,防止了重力下垂。
这些涂层的研发还揭示了在烧结过程中引起零件受控变形的潜力。这种现象使得可以利用外部刺激涂层将3D打印的绿色部件转变为新的形状。通过消除对支撑结构的需求,这些涂层为粘合剂喷射和MIM行业开辟了新的设计可能性和创新机会。 |
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