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

由西馬克集團(tuán)運(yùn)營的新的粉末霧化設(shè)備僅生產(chǎn)高質(zhì)量的金屬粉末，因為粉末的質(zhì)量對打印產(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)工廠的真實條件包括溫度、壓力和生產(chǎn)周期來執(zhí)行測試。

此試點項目是西馬克集團(tuán)與專門從事激光熔化系統(tǒng)的增材制造協(xié)會進(jìn)行的合作。

這是一種精致的灰色粉末，外觀并不引人注目，但其具有一個全新的增長區(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高 13 米且非常復(fù)雜的設(shè)備中生產(chǎn)的，這需要一項極其復(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)。

這是一個改變未來的里程碑

粉末霧化設(shè)備的成功調(diào)試標(biāo)志著西馬克集團(tuán)的一個里程碑，因為只有高質(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)有意選擇建一個工業(yè)規(guī)模的試點工廠，而不是建小規(guī)模的試點工廠。只有這樣，該工藝才能在真實的條件下進(jìn)行測試，即在高溫高壓和長生產(chǎn)周期下測試。西馬克集團(tuán)與合作伙伴增材工業(yè)協(xié)會合作，開發(fā)和提供用于 3D 金屬粉末打印的選擇性激光熔煉系統(tǒng)。

該計劃是在門興格拉德巴赫的西馬克集團(tuán)工廠為客戶建立一個示范工廠。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 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)計許多其他的工藝步驟，如分級、包裝、金屬粉末的運(yùn)輸和儲存。

金屬粉末車間的 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)可以為其客戶提供一個簡化的整體解決方案，簡化接口，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

一個基于西馬克專有技術(shù)的復(fù)雜工藝

西馬克集團(tuán)新建的試驗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、袋式過濾器、空氣分離器和粉末分級篩。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，就會產(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)過進(jìn)一步處理，將按顆粒度分級，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：“我們的粉末質(zhì)量無與倫比，因為我們擁有掌握完整生產(chǎn)過程的技術(shù)和專業(yè)知識。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程，都建立在西馬克集團(tuán)的經(jīng)驗和能力之上。”

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：“ 這種設(shè)備使我們能夠與客戶一起在真實的生產(chǎn)條件下開發(fā)出具有新性能的新合金，這是獨一無二的。

與此同時，我們正在建設(shè)基于工業(yè) 4.0 的粉末生產(chǎn)，將實施自動化、無縫的質(zhì)量控制系統(tǒng)，并覆蓋增材制造的整個過程鏈。例如，對于為航空航天工業(yè)生產(chǎn)的部件來說，這種類型文檔的一致性和百分百的可追溯性是絕對必須的要求。”

增材制造的部件已經(jīng)在許多行業(yè)中使用。這些“ 推動者”行業(yè)包括航空航天工業(yè)、汽車業(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)還在為其工廠開發(fā)新的或者優(yōu)化的部件時使用增材制造。一個非常令人印象深刻的例子是在用于冷卻和潤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，而且更個性化，完全滿足當(dāng)前模具的具體要求。其優(yōu)點是：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潛力的市場

無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前景。Roland Berger 在 2017 年發(fā)表的一份研究報告顯示，2004 年至 2016 年期間，增材制造市場從 8 億歐元增至 55 億歐元。這相當(dāng)于大約20% 的 CAGR（復(fù)合年均增長率）。然而，這只是開始。根據(jù)幾家研究機(jī)構(gòu)的預(yù)測（該研究對這些預(yù)測進(jìn)行了評估），預(yù)計到 2022 年，市場增長將急劇上升，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、溫度測量、取樣和真空狀態(tài)下的加料

Markus Hüllen 先生解釋說“: 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。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)過程中不能與氧氣接觸，這一點至關(guān)重要。因此，我們一直在開發(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，對于有關(guān)安全的關(guān)鍵組件。”根據(jù) Markus Hüllen 和 Norbert Gober 的說法，新的粉末霧化設(shè)備是西馬克集團(tuán)完成的第一個偉大的里程碑。未來還會有更多。在門興格拉德巴赫將建立一個示范中心，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、質(zhì)量檢驗、物流以及同樣重要的專用自動化系統(tǒng)。

一個具有競爭力的增材制造合作伙伴

Norbert Gober 說：“ 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)是通過整合從粉末生產(chǎn)到成品的整個工藝鏈，同時確保為客戶提供完整的、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。我們的客戶將獲得適合其個性化需求的模塊化、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)，我們隨時隨地為客戶提供幫助，幫助他們進(jìn)入增材制造領(lǐng)域。

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