在一项研究项目中,Fotec成功优化了用于金属增材制造部件后处理的Hirtising工艺。图中展示了经过拉伸应力测试的多种支撑结构样本。
(图片来源:Fotec)
维也纳新城应用科学大学的研究公司Fotec研究与技术转移中心作为国际联合项目“Ad-Proc-Add II”的一部分,开发了将增材制造融入工业流程链的关键技术。重点是利用一种名为“赫尔蒂辛”(Hirtising)的工艺进行自动化后处理。赫尔蒂辛是一种结合了化学、动态电化学和流体动力学的工艺,无需机械加工。基于液体介质的赫尔蒂辛工艺还可以处理打印部件上的深腔和倒扣,这意味着支撑结构也可以被去除。许多部件可以在机器中同时进行赫尔蒂辛处理。
赫尔蒂辛工艺得到了进一步发展
Fotec的贡献中的一大亮点是赫尔蒂辛工艺的进一步开发。在此前项目成果的基础上,针对如Ti6Al4V和1.4404(不锈钢)等材料,开发出了针对性的加工策略。通过调整PBF-LBM工艺参数(PBF:粉末床熔融;LBM:激光熔化),能够将加工余量定义在仅180到550微米之间。这被认为是实现3D打印零部件材料节约型、自动化后处理的重要一步。同时,表面粗糙度值达到了Ra≤5微米,使得这些零部件能够实现精准的功能化。该项目还致力于对增材制造表面进行表征,并开发用于工艺优化的数据库。
表面特性研究与数据管理系统
Fotec对增材制造部件的表面完整性展开了深入研究,重点分析不同粉末床熔融(PBF)工艺参数、成型方向及中间处理工艺对最终表面性能的影响机制。研究特别关注了与喷丸强化、热处理及CNC成型磨削等后处理工艺的交互作用。通过建立表面特性矩阵,为增材与减材制造工艺的定向组合及优化提供了科学依据。
正如所强调的,在这一领域对数字化一致性的重要贡献是开发了一个跨工艺的数据管理系统。该系统由维也纳工业大学(TU Wien)制造技术与光子技术研究所与项目合作伙伴共同创建。一个原型混合计算机辅助制造(CAM)系统被提供多传感器支持的实时数据,用于自动生成刀具路径。传感器技术、材料数据和几何信息的集成使得开发出一个“智能”、自适应的CAM控制系统成为可能,这标志着复杂增材-减材制造(ASM)工艺链自动化的一个里程碑。
科研资助催生实用化成果
Fotec的研究成果展现出显著的应用导向特征。项目执行期间,团队采用Ti64钛合金、316L不锈钢及AlSi10Mg铝合金等材料制备测试样件并进行案例验证。通过与15家工业伙伴(涵盖航空航天、模具制造和医疗技术领域企业)的紧密合作,项目组确认所开发工艺可直接转化应用于实际制造场景。
该项目由奥地利研究促进署(FFG)、德国联邦经济和气候行动部(BMWK)以及佛兰德创新与创业署(Vlaio)资助,由ecoplus机电一体化产业集群、德国机床制造商协会(FKM)和鲁汶大学(KU Leuven)协调,旨在使增材-减材制造链即使对于中小企业(SMEs)也具有经济可行性。Fotec在激光粉末床熔融(PBF-LB/M)以及电化学和机械后处理领域发挥了主导作用。