西馬克集團(tuán)運(yùn)行首個(gè)用于增材制造生產(chǎn)的金屬粉末工廠

由西馬克集團(tuán)運(yùn)營(yíng)的新的粉末霧化設(shè)備僅生產(chǎn)高質(zhì)量的金屬粉末，因?yàn)榉勰┑馁|(zhì)量對(duì)打印產(chǎn)品的質(zhì)量起決定性作用。

該設(shè)備按照適用于普遍的工業(yè)工廠的真實(shí)條件包括溫度、壓力和生產(chǎn)周期來(lái)執(zhí)行測(cè)試。

此試點(diǎn)項(xiàng)目是西馬克集團(tuán)與專(zhuān)門(mén)從事激光熔化系統(tǒng)的增材制造協(xié)會(huì)進(jìn)行的合作。

這是一種精致的灰色粉末，外觀并不引人注目，但其具有一個(gè)全新的增長(zhǎng)區(qū)的特性。這種極其均勻的金屬粉末是增材制造的基礎(chǔ) - 3D 打印工藝金屬。它由完美的圓形微小球體組成，尺寸僅為15 至 45 微米（千分之一毫米）。

金屬粉末生產(chǎn)的核心過(guò)程：液態(tài)金屬的霧化

很難想象這些微小的顆粒是如何在一個(gè)高 13 米且非常復(fù)雜的設(shè)備中生產(chǎn)的，這需要一項(xiàng)極其復(fù)雜的技術(shù)。西馬克集團(tuán)最近委托了一家工廠進(jìn)行這種粉末的工業(yè)化生產(chǎn)。

這是一個(gè)改變未來(lái)的里程碑

粉末霧化設(shè)備的成功調(diào)試標(biāo)志著西馬克集團(tuán)的一個(gè)里程碑，因?yàn)橹挥懈哔|(zhì)量的粉末才能打印出高質(zhì)量的 3D 打印組件。其目標(biāo)是掌握 – 并允許客戶(hù)掌握 – 這一創(chuàng)新技術(shù)的完整流程鏈。這就是為什么西馬克集團(tuán)有意選擇建一個(gè)工業(yè)規(guī)模的試點(diǎn)工廠，而不是建小規(guī)模的試點(diǎn)工廠。只有這樣，該工藝才能在真實(shí)的條件下進(jìn)行測(cè)試，即在高溫高壓和長(zhǎng)生產(chǎn)周期下測(cè)試。西馬克集團(tuán)與合作伙伴增材工業(yè)協(xié)會(huì)合作，開(kāi)發(fā)和提供用于 3D 金屬粉末打印的選擇性激光熔煉系統(tǒng)。

該計(jì)劃是在門(mén)興格拉德巴赫的西馬克集團(tuán)工廠為客戶(hù)建立一個(gè)示范工廠。該工廠包括增材制造的所有工藝步驟。

系列生產(chǎn)中的增材制造

西馬克集團(tuán)以 Scale4Series 的命名描述了一個(gè) 3D 打印組件的整體生產(chǎn)概念。西馬克集團(tuán)與 3D 打印機(jī)制造增材工業(yè)協(xié)會(huì)合作，提供從金屬粉末生產(chǎn)到 3D 打印直至打印部件整飾的完整工藝流程。除此之外，增材制造還設(shè)計(jì)許多其他的工藝步驟，如分級(jí)、包裝、金屬粉末的運(yùn)輸和儲(chǔ)存。

金屬粉末車(chē)間的 3D 視圖

Scale4Series: 增材系列產(chǎn)品的愿景。在這一理念下，西馬克集團(tuán)可以為其客戶(hù)提供一個(gè)簡(jiǎn)化的整體解決方案，簡(jiǎn)化接口，優(yōu)化協(xié)調(diào)組件。由于所涉及的成本較低以及產(chǎn)品的高質(zhì)量，并且可回收性高，因此而提高生產(chǎn)率

創(chuàng)新的、增材制造組件的粉末

一個(gè)基于西馬克專(zhuān)有技術(shù)的復(fù)雜工藝

西馬克集團(tuán)新建的試驗(yàn)工廠的功能是霧化粉末。其主要部件是帶有坩堝和中間包的真空感應(yīng)爐、設(shè)置在粉末塔內(nèi)的霧化設(shè)備、真空泵、旋風(fēng)分離器、袋式過(guò)濾器、空氣分離器和粉末分級(jí)篩。該裝置在真空條件下感應(yīng)熔化金屬和合金。真空技術(shù)是實(shí)現(xiàn)超清潔產(chǎn)品和可靠地防止材料與氧反應(yīng)的關(guān)鍵。如果不能保證這一點(diǎn)，就會(huì)產(chǎn)生氧化物、氧化物夾雜物和其他污染物。超潔凈粉末只能在惰性條件下生產(chǎn)。在這一領(lǐng)域，西馬克美馬克公司在二次冶金技術(shù)方面的專(zhuān)業(yè)性和技術(shù)訣竅在很大程度上促成了這一進(jìn)程的成功。

在下一步驟中，液態(tài)金屬借助于純氬在僅幾毫米的噴嘴中霧化。該過(guò)程產(chǎn)生微米范圍內(nèi)的球形顆粒。顆粒冷卻至微觀球體，形成金屬粉末。細(xì)金屬粉末經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理，將按顆粒度分級(jí)，得到完美球形的高純度產(chǎn)品，粒度在 15 到 45 微米之間，精確的化學(xué)分析，不含夾雜物和衛(wèi)星（團(tuán)聚材料）。

西馬克集團(tuán)的 Norbert Gober 先生解釋說(shuō)：“我們的粉末質(zhì)量無(wú)與倫比，因?yàn)槲覀儞碛姓莆胀暾a(chǎn)過(guò)程的技術(shù)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)。這意味著我們可以把在從冶金、熔煉、惰性氣體真空技術(shù)到質(zhì)量控制的所有步驟和過(guò)程，都建立在西馬克集團(tuán)的經(jīng)驗(yàn)和能力之上。”

新形式坩堝，可以更換不同尺寸的坩堝（圖為100 公斤）

用于新性能的特殊材料

新粉末霧化設(shè)備生產(chǎn)的金屬粉末由高溫合金、鎳合金、鈷鉻合金、特種鋼、馬氏體鋼和銅制成。Markus Hüllen 先生解釋說(shuō)：“ 這種設(shè)備使我們能夠與客戶(hù)一起在真實(shí)的生產(chǎn)條件下開(kāi)發(fā)出具有新性能的新合金，這是獨(dú)一無(wú)二的。

與此同時(shí)，我們正在建設(shè)基于工業(yè) 4.0 的粉末生產(chǎn)，將實(shí)施自動(dòng)化、無(wú)縫的質(zhì)量控制系統(tǒng)，并覆蓋增材制造的整個(gè)過(guò)程鏈。例如，對(duì)于為航空航天工業(yè)生產(chǎn)的部件來(lái)說(shuō)，這種類(lèi)型文檔的一致性和百分百的可追溯性是絕對(duì)必須的要求。”

增材制造的部件已經(jīng)在許多行業(yè)中使用。這些“ 推動(dòng)者”行業(yè)包括航空航天工業(yè)、汽車(chē)業(yè)、醫(yī)療工程、原型和工具制造以及工廠機(jī)械工程。此外，西馬克集團(tuán)還在為其工廠開(kāi)發(fā)新的或者優(yōu)化的部件時(shí)使用增材制造。一個(gè)非常令人印象深刻的例子是在用于冷卻和潤(rùn)滑模具的落錘鍛造設(shè)備上安裝的噴頭。與之前使用的噴頭相比，通過(guò)增材制造生產(chǎn)的新噴頭更輕，流量進(jìn)行了優(yōu)化，而且更個(gè)性化，完全滿足當(dāng)前模具的具體要求。其優(yōu)點(diǎn)是：鍛壓機(jī)操作人員可以提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、使模具冷卻速度更快、效率更高。

具有巨大活力和增長(zhǎng)潛力的市場(chǎng)

無(wú)論是新型粉體霧化裝置，還是西馬克集團(tuán)增材制造技術(shù)的組件，都具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。Roland Berger 在 2017 年發(fā)表的一份研究報(bào)告顯示，2004 年至 2016 年期間，增材制造市場(chǎng)從 8 億歐元增至 55 億歐元。這相當(dāng)于大約20% 的 CAGR（復(fù)合年均增長(zhǎng)率）。然而，這只是開(kāi)始。根據(jù)幾家研究機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)（該研究對(duì)這些預(yù)測(cè)進(jìn)行了評(píng)估），預(yù)計(jì)到 2022 年，市場(chǎng)增長(zhǎng)將急劇上升，全球水平將達(dá)到 241 億歐元到 283 億歐元之間。

帶有旋轉(zhuǎn)蓋的真空罐，用于熔化、溫度測(cè)量、取樣和真空狀態(tài)下的加料

Markus Hüllen 先生解釋說(shuō)“: 由于粉末生產(chǎn)和增材制造都是非常年輕的技術(shù)，所以只有很少的明確的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。西馬克集團(tuán)一向以嚴(yán)格遵守最高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)而著稱(chēng)。因此，我們的想法超越了粉末生產(chǎn)階段。為了能夠從粉末中生產(chǎn)出高端、高性能的部件，粉末在下游生產(chǎn)過(guò)程中不能與氧氣接觸，這一點(diǎn)至關(guān)重要。因此，我們一直在開(kāi)發(fā)解決方案，以確保粉末在惰性氣體環(huán)境下得到安全保護(hù)，直到在我們的合作伙伴增材工業(yè)的 3D激光打印機(jī)中進(jìn)行處理。這需要付出很大的努力，但可以確保所需的高質(zhì)量水平，例如，對(duì)于有關(guān)安全的關(guān)鍵組件。”根據(jù) Markus Hüllen 和 Norbert Gober 的說(shuō)法，新的粉末霧化設(shè)備是西馬克集團(tuán)完成的第一個(gè)偉大的里程碑。未來(lái)還會(huì)有更多。在門(mén)興格拉德巴赫將建立一個(gè)示范中心，包括粉末生產(chǎn)、粉末處理、3D 打印、熱處理和機(jī)械加工、檢驗(yàn)、質(zhì)量檢驗(yàn)、物流以及同樣重要的專(zhuān)用自動(dòng)化系統(tǒng)。

一個(gè)具有競(jìng)爭(zhēng)力的增材制造合作伙伴

Norbert Gober 說(shuō)：“ 作為系統(tǒng)供應(yīng)商和‘ 金屬領(lǐng)域領(lǐng)先的合作伙伴’， 我們的目標(biāo)是通過(guò)整合從粉末生產(chǎn)到成品的整個(gè)工藝鏈，同時(shí)確保為客戶(hù)提供完整的、具有高水平、可重復(fù)生產(chǎn)的增材制造工廠。 試驗(yàn)工廠將使我們能夠優(yōu)化流程，從而最大限度地提高生產(chǎn)率并最大限度地降低總成本。我們的客戶(hù)將獲得適合其個(gè)性化需求的模塊化、可擴(kuò)展的解決方案。憑借我們遍布全球的服務(wù)和支持網(wǎng)絡(luò)，我們隨時(shí)隨地為客戶(hù)提供幫助，幫助他們進(jìn)入增材制造領(lǐng)域。

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