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埃尔尼克总裁Stefan Joens讲解AM炉烧结工艺

发布人:3D打印商情

责任编辑:激光制造商情

来源:3D打印商情

2019-07-16 09:41

  Elnik(埃尔尼克)仪器公司成立于1969年。成立于德国Joens&Co.GmbH公司的全资子公司,销售公司的温度控制器、记录器和程序员系列产品。这些仪器被设计用于工业炉、真空炉和各种塑料挤出和注射成型机械。如今,如今,Elnik Systems生产最先进的金属注射成型(MIM)第一级脱脂和第二级脱脂/烧结炉设备。它的MIM 3000烧结炉是一个一步法脱脂和烧结炉,采用一些最先进的技术。这意味着它也是AM工艺理想的炉内烧结技术。

  Elnik公司于1982年开始致力于生产完整的真空炉系统,为雷神公司等客户提供服务。到1986年,对定制真空炉的需求迅速增长。为了满足这一日益增长的需求,成立了一家新公司Elnik Systems。1992年,为满足MIM市场的需求,研制了一种“一步法”脱脂烧结分压炉。MIM 3000为当时使用的双炉技术提供了一种具有成本效益的替代方案。现在,一个新的时代即将开始,在工业生产的许多部门采用约束金属增材制造系统。这些AM技术需要在炉子中烧结零件作为后处理,很少有公司可以像Elnik那样拥有这些系统的丰富经验。

  我们有机会采访了埃尔尼克系统总裁斯特凡·乔恩斯,他非常详细地解释了他的公司将如何满足这一新的市场需求,帮助我们更多地了解整个炉膛烧结过程。

MIM 3001实验室系统

  如果您目前正在寻求安全有效地将金属粘结剂喷射集成到生产工作流中,您确实需要继续阅读。

  戴维德·谢尔你能解释一下你提供的炉子烧结产品吗?

  Stefan Joens:“Elnik在25年前开发了MIM 3000系列炉子,用于在传统MIM部件中热脱去骨干或二次粘结剂,并继续在同一炉中烧结该部分。在开发该系统之前,MIM需要三个步骤来去除第一级蜡、第二级粘结剂和打印机,然后再使用三种不同的设备进行烧结。此外,在2000年初,我们还开发了一个催化脱粘炉,从巴斯夫、Catamold或其他POM基原料中去除第一阶段聚合物。我们还提供了一个溶剂脱粘炉来去除蜡基第一阶段粘结剂。”

  DS:用于增材制造的产品与MIM的相同吗?

  SJ:“我们看到的大多数AM行业增长都来自于粘合剂喷射。这些技术将只需要我们的MIM 3000系列单位,以消除他们的粘结剂和执行完全烧结在一步过程。粘结剂喷射的过程产生了一个类似于MIM布朗零件的部件。这是在绿色MIM零件上执行粘结剂去除的第一阶段的结果。我们的MIM 3000系列炉完全符合这一加工要求。因为处理要求是1比1,所以我们的努力和支持对这个行业的转变非常简单。我们生产石墨版本的我们的熔炉,以及任何铁基金属,不需要耐火金属或氢气加工环境。

  DS:自从新的绑定金属(粘结剂喷射,绑定金属丝)技术被引入市场以来,你有没有看到人们对它的兴趣激增?

  SJ:是的,对我们的设备很感兴趣。25年来,我们一直是炼铁和烧结行业的领先者。我们的能力,不仅制造高功能的设备,可持续,但真正的动机,教育我们的客户,并帮助他们的每一步,是我们的成功。我们有一家名为DSH技术的姊妹公司,这是一家内部服务公司,负责管理金属零件制造行业的加工试验、收费合同和研发工作,使用Elnik设备进行这项工作。这些都是全尺寸的设备,不是小型的实验室设备.我们帮助了许多目前在AM行业的公司起步。DSH提供Elnik最先进的设备,在客户准备好之前不需要资本。

  DS:您来自AM用户的产品需求与MIM用户的产品需求相比如何?

  SJ:“这些系统在功能上是相同的。我们对标准MIM 3000单元做了一些修改,使AM行业能够加工比普通MIM部件更大的部件。在过去的两年中,我们的销售额约为50/50 MIM和AM。尽管在过去的几年里,AM对我们的组织设备的兴趣大大超过了AM。”

  DS:现在开始在工作流程中引入粘结剂喷射技术的AM公司在评估炉膛烧结系统时应该考虑什么?

  SJ:“任何一家新的零部件制造商面临的一个挑战是,有一些公司用”轻松按钮“配方建造公司将炉子推向行业。这些系统通常不具备提供加工环境的能力,而这些加工环境是处理所有进入AM行业的金属的理想场所,特别是不锈钢,这正是大多数AM设备开发人员正在着手开发的。通过DSH,我们了解到了一些客户所面临的许多问题。我们在加工行业有丰富的经验,我们认为,正确地向所有客户提供正确的信息以做出正确的决策是非常重要的。没有通过MIM或AM处理金属绑定件的“轻松按钮”。我们在Elnik和DSH的任务是帮助保持信息的清洁、清晰和理解。”

  你有机会评估金属粘结剂喷射和金属丝挤压技术吗?你认为哪一种更有效、更实用?

  SJ:“每种技术都有优缺点。粘结剂喷射具有良好的生产能力和更多的MIM类零件效果,但如果不在腔内埋设粉末,就很难建立或制造封闭结构。这就是长丝打印以真正的零件几何灵活性取胜的地方。但是,你是有限的表面光洁度,没有某种形式的前或后处理返工。胜利者取决于零件开发的目标是什么,以及部件将在哪里使用。”

  DS:你们的炉子产品能与任何制造商的这些技术一起使用吗?或者它们是否需要校准和/或需要AM硬件制造商的机器参数?

  SJ:“我们的炉子有能力处理任何已知的金属,任何已知的粘合剂在市场上今天。我们制造的炉子在使用上是高度灵活的,并提供了许多加工变异性控制。用户可以在各种气体环境(取决于分压)或真空环境下工作,温度可达1650℃。他们也有能力混合气体或切换气体在同一炉运行。该系统可以在氢、氮、氩或真空环境下运行。所有程序参数都被开发成Excel电子表格。Excel的使用使编程变得非常容易,并为任何设备、用户或公司工程师提供了无需在炉前进行程序开发的能力。他们可以在舒适的家里或办公室里做这件事。“

  DS:您的产品与AM硬件制造商(如MarkForge和DesktopMete)直接提供的产品相比如何?

  SJ:“这个话题回到了上面的陈述:我们的熔炉在设计上是以工业为基础的,它们提供了氩、氮、纯氢、真空和高达1650℃的全部处理能力,这比目前市场上的大多数竞争系统都要高。”我们的炉子通常是在所有金属区域制造的,它允许在任何环境下,在几乎大气的压力下进行加工。

  特别有趣的是,AM行业开始使用的材料-不锈钢-最好是在全氢条件下进行加工,以达到大多数客户期望达到的效果。然而,市场上许多新的、相互竞争的系统并没有提供这种能力。原因是,处理纯H2气体是一个安全风险和许多客户的责任。另一方面,大约90%-95%的设备离开我们的地板,具有H2气体处理能力。我们的系统已通过广泛的审查和评估,以确保我们是安全的操作与H2气体在爆炸限度内。我们有许多联锁和安全装置内置在设备中,以确保系统是安全的,供操作人员使用。

  我们还认为,要在金属零件制造行业起步,需要对加工要求和指导方针有一些真正的了解,才能取得目标明确的最终结果。虽然这些公司为最终用户提供了一个起点,但我们相信,我们在DSH拥有的能力不仅能够开始对行业中最好的设备进行实验,而且我们还提供了关于这一过程的宝贵教育。因此,一旦零件制造商准备起飞,他们就可以就需要什么样的系统以及如何成功地启动项目做出明智的决定。我们认为,在DSH的支持下进行研发或低成本收费处理工作的价值,对于那些在AM行业起步的人来说,是对AM部件制造商未来的一项明智得多的投资,比当今工业中任何炉窑设备的成本都要明智得多,而且沿途学到的教育是无价之宝。

  DS:这种卓越的性能如何反映系统的价格?

  SJ:“我们曾多次被要求制造一台100,000美元的炉子,它能做我们现在的炉子所能做的所有事情。然而,我们目前的设备几乎有那么多的H2安全功能,所以这是不可能的。需要一个较低价格的设备在那里,这是我们一直在讨论,但我们需要确保它仍然保持埃尔尼克的质量和性能标准。Elnik不以价格为基础为其设备选择部件,而是基于质量和寿命。在过渡期间,如前所述,DSH是对任何AM部件制造商的最大出价,他们希望能够获得Elnik提供的具有功能的设备。

Elnik系统MIM 300烧结炉

  DS:在AM阶段,炉膛烧结是一个比激光烧结更可重复和更可预测的过程,是真的吗?

  SJ:“我以前没听过这个说法。每个AM过程都提供其挑战和好处。在激光烧结中,您正在通过一个类似于焊接的过程来构建一个部件。你必须处理飞溅效应,在建造过程中的部分张力(在退火过程中被移除),结构支撑和建造板,所有这些都必须在建造后被移除。在大多数应用中,你的表面光洁度不太理想。但是你可以用这些工艺来制造一些非常复杂的零件。随着任何炉子要求的过程,如粘合剂喷射或金属长丝为基础的3D打印,你可以得到一些非常有趣的零件打印。然而,就像在MIM行业一样,设计零件的工程师需要了解零件需要经过的过程。这意味着,他们必须理解零件将经历相当均匀的X+Y收缩和更大的Z收缩(从打印机方向)。因此,需要考虑零件的打印方式,以及零件后来如何在炉子中进行加工。MIM展示了这一过程的可重复性,多年来一直在其适用的市场中占据主导地位。AM行业需要进行足够的实验和数据分析,才能在一致性方面达到相同的水平。处理方面当然具有挑战性,但只有在没有正确的支持和团队内部才能完成工作。如果你没有足够的资金或人力来完成内部的工作,这就是我们的姐妹公司DSH技术真正闪耀的地方。我们自始至终帮助制造部件的人。建立所需的知识基础,以便有一天他们能够接管这一过程,把它带回家,并在他们试图进入的各自行业中脱颖而出。”

  DS:您的产品的用户是如何处理零件收缩、尺寸稳定性和保持公差的?

  SJ:“这个问题的真正答案是研究这一切的科学。打印过程不仅对整个过程中的零件有影响,而且使用的粘结剂、金属颗粒的大小和分布都会影响零件的结果。更不用说炉子的类型、温度的精确控制、环境中用来去除粘结剂的材料了。有很多因素。但是,当你理解你想要管理的东西时,这一切都是可控的。打印公司在收集打印分析数据方面做得很好,我们希望看到一些实际的结果,在基于整体几何学的打印指南方面。至于炉侧,每个单独的部件技术上都可以要求一个特定的程序。但这并不实际。AM行业正在寻找灵活性和降低可变性。因此,在我们的系统中,设备的功能使用户能够根据运行过程中炉膛中最大或最厚的部分来开发配方。这意味着,只要金属和粘结剂是相同的,你可以在相同的运行过程中处理不同的零件,而不用担心零件的方向或位置来优化气流。一个好的加工设施仍然需要内部或接触真正的“工艺冶金专家”,而不仅仅是材料科学专家。再次,另一个插头,那里的DSH可以提供帮助。我们为世界各地的任何客户提供支持。他们也不必是Elnik或DSH的现有客户。我们希望教育世界的过程冶金。我们的梦想是发展一所DSH大学,让那些想要更多地了解这个行业的过程方面的学生和人们与我们在一起,或者是通过实习、临时工作,甚至是长期工作。

  DS:在零件设计期间,还是通过管理烧结过程的软件,这些工作最终会在软件级别完成吗?

  SJ:“至于管理炉子过程的软件,目前市场上没有可靠的东西。有些变量需要考虑处理参数,而这些参数在打印设计过程中通常是不可用的。也许,某些东西最终会被开发出来。真正的挑战是认识到,提供的任何解决方案都将是一种保守的处理方法。任何对深潜工艺优化感兴趣的人都需要一个好的工艺冶金专家来分析这个问题。”

  你认为AM最终会扩大规模,与MIM和其他形成过程竞争吗?

  SJ:“当然可以。通过有效的科学数据分析和证明什么是有效的和什么不起作用,这将需要良好的可重复的结果。MIM也有其局限性,MPIF、EPMA和其他私营技术组织等团体在提供技术标准以帮助部件制造商依赖基准方面做得很好。这仍处于AM行业的初级阶段。越快的启动和运行,公司就会越早知道他们的立场。就像30年前的MIM产业一样,AM产业正处于“野生西部”阶段。主要公司或那些真正希望在这一过程中有发言权的公司需要与技术委员会接触,以帮助推动这一进程的进一步发展。他们现在面临的最大挑战是知道从哪里开始,就像从消防水管里喝东西一样。从一些MIM部件制造商那里取得领先地位,并从MIM技术委员会那里获得一些洞察力,或许是一条向前推进的好途径。

  铸造行业应该注意AM行业。AM为更高的部分复杂性、更广的金属范围打开了大门,并能真正对该行业造成影响。

  机械加工行业也应该开始将这一过程引入国内。AM将使他们能够开发出真正具有挑战性的零件,只需极小的机械加工就能符合客户的要求。”(文/戴维德·谢尔