增材制造 (AM) 也常被称作 3D 打印,是一种从无到有且通常逐层地构建三维结构或组件的制造工艺。 这种制造工艺正越来越受到行业的青睐,但要成功地进行增材制造,需要对组件的原材料(如金属粉末和聚合物粉末)仔细地进行表征。 为了满足这一需求,Malvern Panalytical 提供了多种表征解决方案,涵盖多种主要的增材制造工艺和所用材料,其中包括:


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为什么材料表征很重要?

使用增材制造工艺生产的组件在性能上高度依赖于其基本的微结构。 而微结构又取决于原材料(金属、聚合物)的性能和所使用的工艺条件。 在工艺条件固定的情况下,最大的不确定性就来自于材料。 材料性能不一致就会导致组件成品的性能不一致。 因此,要生产出质量一致的增材制造组件,制造商必须了解并优化材料的特性。  金属粉末、聚合物粉末或其他材料(如陶瓷和聚合物树脂)。

哪些特性很重要?

这取决于所使用的增材制造工艺和采用的材料类型。 例如,在喷胶粘粉工艺和粉床熔融成型等金属粉床工艺中,粒度粒形就是关键特性,因为它们会影响粉末的流动和填充度。 化学成分对于这些工艺同样重要 - 尤其是金属粉末,因为粉末需要符合指定材料的合金成分,而这会影响成品的性能。 

晶体结构是金属粉末的另一个重要特性,因为在某些增材制造过程中使用的快速加热 - 冷却循环会引起物相变化并产生残余应力,进而影响疲劳寿命等机械性能。 最后,对于在多种增材制造工艺中使用的聚合物材料,聚合结构(支化度、结晶度)可能会影响材料的液态和固态性能,包括粘度、模量以及热性能等。 

精选内容

Malvern Panalytical 提供哪些解决方案?

为帮助增材制造商进行材料表征,我们提供了多种分析工具。 对于粒度和粒形分析,我们提供了可高度自动化运行的 Mastersizer 3000 和 Morphologi 4 台式仪器。 Mastersizer 3000 使用激光衍射技术来测量粒度分布。 使用我们的 Insitec 仪器,还可在生产线上利用此技术。 对于粒形分析,Morphologi 4 自动成像系统使用数码相机来采集分散颗粒的高质量 2D 图像,并提供颗粒特定的大小和形状信息。

对于元素分析,我们提供了 X 射线荧光 (XRF) 解决方案,这些解决方案具有落地式 (Zetium) 和台式 (Epsilon) 两种类型,以满足不同的应用需求。 此外,为了支持结构和晶体分析,我们推出的主要解决方案有 X 射线衍射 (XRD),这种系统同样提供落地式 (Empyrean) 和台式 (Aeris) 两种类型。 最后,在测定聚合物材料的分子量和结构方面,我们的主要解决方案是基于凝胶渗透色谱技术的 Omnisec 系统。

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