3D 打印的 “隱形伙伴”

在 3D 打印技術(shù)日新月異的..，從航空航天領(lǐng)域復(fù)雜零部件的制造，到醫(yī)療行業(yè)個(gè)性化假肢的定制，3D 打印正以其獨(dú)特的魅力，重塑著制造業(yè)的格局。然而，在這看似神奇的打印過(guò)程背后，有一種氣體默默地發(fā)揮著關(guān)鍵作用，它就是氬氣。在金屬 3D 打印的..里，氬氣堪稱是不可或缺的 “隱形伙伴” ，沒(méi)有它的保駕護(hù)航，3D 打印的許多奇跡都難以實(shí)現(xiàn)。接下來(lái)，就讓我們一同深入探索氬氣在 3D 打印領(lǐng)域的重要作用，以及與之緊密相關(guān)的氬氣回收系統(tǒng)。

氬氣：3D 打印的幕后英雄

3D 打印的眾多環(huán)節(jié)中，氬氣都扮演著關(guān)鍵角色，其重要性不言而喻。在金屬粉末制備階段，氬氣霧化法是一種常用的制粉方法。通過(guò)高速氬氣流沖擊金屬液體，使其破碎成細(xì)小顆粒并冷凝成粉末。這種方法制備的金屬粉末具有低氧、低氮含量的特點(diǎn)，能夠有效..粉末質(zhì)量，為后續(xù)的 3D 打印奠定良好基礎(chǔ)。例如，在航空航天領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的鈦合金粉末，就常采用氬氣霧化法制備 ，..其在極端環(huán)境下的性能穩(wěn)定性。如果在這個(gè)過(guò)程中不使用氬氣，金屬粉末很容易吸收空氣中的氧氣和氮?dú)?，?dǎo)致粉末質(zhì)量下降，進(jìn)而影響打印產(chǎn)品的性能。

進(jìn)入 3D 打印過(guò)程，氬氣的作用更是不可或缺。在激光熔化金屬粉末的過(guò)程中，熔池處于高溫狀態(tài)，極易與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)。而氬氣作為一種惰性氣體，能夠在熔池周圍形成一層保護(hù)氣幕，將氧氣隔絕在外，防止金屬氧化。以汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的一些復(fù)雜零部件的 3D 打印為例，這些零部件在工作時(shí)需要承受高溫、高壓等惡劣條件，如果在打印過(guò)程中金屬被氧化，就會(huì)降低其強(qiáng)度和耐腐蝕性，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能和使用壽命。

完成打印后，在間接金屬 3D 打印的后燒結(jié)以及打印后的熱處理階段，同樣需要?dú)鍤馓峁┍Ｗo(hù)氣氛。后燒結(jié)過(guò)程需要在無(wú)氧環(huán)境下進(jìn)行，以..燒結(jié)效果和產(chǎn)品的致密度。而熱處理階段，氬氣可以防止金屬在加熱過(guò)程中被氧化，同時(shí)幫助調(diào)整金屬的組織結(jié)構(gòu)，提升產(chǎn)品的綜合性能。比如一些醫(yī)療器械的金屬部件，經(jīng)過(guò)氬氣保護(hù)下的熱處理后，其硬度、韌性和耐腐蝕性都能得到顯著提高，滿足醫(yī)療領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品性能的嚴(yán)格要求。

成本之困：氬氣消耗的挑戰(zhàn)

盡管氬氣在 3D 打印中作用關(guān)鍵，但它也給企業(yè)帶來(lái)了不小的成本壓力。氬氣成本主要由購(gòu)買成本和消耗成本構(gòu)成。在購(gòu)買成本方面，氬氣的市場(chǎng)價(jià)格因地區(qū)、供應(yīng)渠道和市場(chǎng)供需關(guān)系而有所波動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)，瓶裝氬氣的價(jià)格相對(duì)較高，而采用管道輸送的大宗氬氣供應(yīng)方式，雖然單位成本有所降低，但前期的管道鋪設(shè)和設(shè)備投入成本較大。

在消耗成本上，金屬 3D 打印過(guò)程中氬氣的消耗量取決于多個(gè)因素。打印工藝的不同，氬氣的消耗速度和總量會(huì)有顯著差異。例如，在一些需要快速成型和大面積熔覆的工藝中，為了..熔池的充分保護(hù)，氬氣的流量需求較大，導(dǎo)致消耗增加。材料利用率也與氬氣消耗密切相關(guān)。如果在打印過(guò)程中材料浪費(fèi)嚴(yán)重，需要頻繁補(bǔ)充金屬粉末，那么相應(yīng)的氬氣消耗也會(huì)增多。生產(chǎn)規(guī)模同樣不容忽視，大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的企業(yè)，由于打印時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)量大，氬氣的累計(jì)消耗量相當(dāng)可觀。

據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，在某些金屬 3D 打印項(xiàng)目中，氬氣成本在總成本中的占比相當(dāng)突出。以生產(chǎn)航空航天零部件的某企業(yè)為例，其使用的 3D 打印設(shè)備在打印過(guò)程中，每小時(shí)氬氣消耗量約為 50 - 80 升。按照市場(chǎng)上平均每升氬氣 0.02 - 0.05 元的價(jià)格計(jì)算，僅氬氣一項(xiàng)，每天 8 小時(shí)的生產(chǎn)就需要花費(fèi) 80 - 320 元。再加上粉末材料、設(shè)備折舊、人工等成本，氬氣成本在總成本中的占比達(dá)到了 15% - 25% 。對(duì)于一些小型 3D 打印企業(yè)或初創(chuàng)公司而言，這無(wú)疑是一筆沉重的負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重壓縮了利潤(rùn)空間，甚至影響到企業(yè)的生存和發(fā)展。

隨著 3D 打印市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，氬氣的需求量持續(xù)攀升，這使得氬氣成本居高不下的問(wèn)題愈發(fā)凸顯。對(duì)于眾多 3D 打印企業(yè)來(lái)說(shuō)，如何有效控制氬氣成本，成為了在激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。

破局之道：氬氣回收系統(tǒng)登場(chǎng)

面對(duì)氬氣成本居高不下的困境，氬氣回收系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，為 3D 打印企業(yè)帶來(lái)了新的希望。氬氣回收系統(tǒng)的工作原理并不復(fù)雜，它主要通過(guò)對(duì) 3D 打印過(guò)程中排出的廢氣進(jìn)行收集、凈化和增壓處理，使廢氣中的氬氣重新達(dá)到可使用的純度標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)氬氣的循環(huán)利用。

以陜西迪凱機(jī)電研發(fā)的第四代智能撬裝式氬氣回收裝備為例，這套裝備堪稱行業(yè)內(nèi)的..，在眾多 3D 打印金屬粉末生產(chǎn)企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。它主要由爐口撬架、回收撬架和外置設(shè)備三部分組成。爐口撬架作為整個(gè)裝備的前端部分，就像是一位忠誠(chéng)的 “守門員”，首要任務(wù)是解決降溫、除塵和氣體遠(yuǎn)端輸送等問(wèn)題。在 3D 打印過(guò)程中，排出的廢氣溫度較高，且含有一定量的粉塵和雜質(zhì)，如果不進(jìn)行預(yù)處理，這些雜質(zhì)會(huì)對(duì)后續(xù)的回收設(shè)備造成損害，影響回收效果。爐口撬架通過(guò)一系列的技術(shù)手段，如熱交換器降溫、過(guò)濾器除塵等，將廢氣的溫度降低到合適范圍，同時(shí)去除其中的粉塵和雜質(zhì)，為后續(xù)的回收工作奠定良好基礎(chǔ)。

回收撬架則是整個(gè)裝備的核心部分，承擔(dān)著回收、循環(huán)、過(guò)濾、補(bǔ)氣和增壓等關(guān)鍵任務(wù)。從爐口撬架過(guò)來(lái)的廢氣，在這里進(jìn)行深度處理。通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的回收裝置，將廢氣中的氬氣..地分離出來(lái)；利用..的過(guò)濾技術(shù)，進(jìn)一步去除氬氣中殘留的微小雜質(zhì)；在循環(huán)過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氬氣的流量和壓力，根據(jù)需要進(jìn)行補(bǔ)氣操作，..氬氣的供應(yīng)穩(wěn)定；..重要的是，通過(guò)氬氣增壓機(jī)對(duì)回收的氬氣進(jìn)行增壓，使其壓力達(dá)到 3D 打印設(shè)備的使用要求。值得一提的是，迪凱機(jī)電研發(fā)的氬氣增壓機(jī)實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化替代，具有零級(jí)無(wú)油、更大壓力和更大流量的特點(diǎn)，滿足了 3D 打印金屬粉末企業(yè)對(duì)安全性和可靠性的極高要求 。

外置設(shè)備作為裝備的末端部分，主要負(fù)責(zé)過(guò)濾、循環(huán)、監(jiān)測(cè)和儲(chǔ)氣等工作。經(jīng)過(guò)回收撬架處理后的氬氣，雖然已經(jīng)達(dá)到了較高的純度，但為了..萬(wàn)無(wú)一失，外置設(shè)備會(huì)再次對(duì)其進(jìn)行精細(xì)過(guò)濾，進(jìn)一步提高氬氣的純度。同時(shí)，通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)，將多余的氬氣儲(chǔ)存起來(lái)，以備后續(xù)使用。在整個(gè)過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)對(duì)氬氣的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，如純度、壓力、流量等，一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即發(fā)出警報(bào)并進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，..設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行 。

迪凱機(jī)電的這套第四代智能撬裝式氬氣回收裝備，具有多項(xiàng)顯著優(yōu)勢(shì)。它實(shí)現(xiàn)了無(wú)油回收，整體氣密性優(yōu)異，能夠有效保障成品粉末的低含氧量，滿足 3D 打印對(duì)金屬粉末質(zhì)量的嚴(yán)格要求。氬氣回收率高達(dá) 95% 以上，這意味著企業(yè)能夠?qū)⒋蟛糠质褂眠^(guò)的氬氣重新回收利用，大大降低了氬氣的采購(gòu)成本。裝備的智能化、模塊化程度高，占地面積不超過(guò) 40 平米，不僅安裝方便，而且能夠適應(yīng)不同企業(yè)的生產(chǎn)場(chǎng)地需求。生產(chǎn)周期短，3 個(gè)月內(nèi)就能夠?qū)崿F(xiàn)交貨，讓企業(yè)能夠快速投入使用，享受氬氣回收帶來(lái)的成本降低和效率提升。此外，該裝備的可靠性高，可滿足 24h×365 天連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)備設(shè)計(jì)使用壽命 10 年以上，大保養(yǎng)周期長(zhǎng)達(dá) 6000h，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了明顯的降噪效果，產(chǎn)品零部件國(guó)產(chǎn)化率已經(jīng)達(dá)到 98% 以上，無(wú)論是從性能還是從維護(hù)成本上，都為企業(yè)提供了極大的便利和保障 。

在實(shí)際應(yīng)用中，迪凱機(jī)電的氬氣回收裝備已經(jīng)幫助眾多企業(yè)取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。某 3D 打印金屬粉末生產(chǎn)企業(yè)，在使用了迪凱機(jī)電的第四代智能撬裝式氬氣回收裝備后，氬氣成本降低了約 40%。原本每年需要花費(fèi) 2000 萬(wàn)元購(gòu)買氬氣，現(xiàn)在通過(guò)回收再利用，每年只需花費(fèi) 1200 萬(wàn)元，節(jié)省了 800 萬(wàn)元的成本。這不僅..了企業(yè)的成本壓力，還提高了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，使企業(yè)在行業(yè)中能夠更加從容地應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn) 。