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可持续发展 AM

2021 年 9 月 16 日 | 阅读时间：5 分钟 | 作者：Ho Kei-Leong何其亮

增材制造 (AM），也被称为工业3D 打印，通常被认为是可持续的，因为它能提高材料效率、降低能耗、本地化生产、定制和设计优化、可回收性和减少工具需求等。虽然 AM 本身具有这些可持续发展的优势，但仍存在许多挑战。

在 DMLS（"Direct Metal Laser Melting"）领域，打印过程中对支撑结构的需求仍然是最大的挑战之一。在先进的热管理技术帮助下，通过调整激光功率可以减少支撑结构。支撑结构对于防止悬挂或复杂的特征在金属层应用时变形或塌陷至关重要。虽然支撑结构对打印工艺的成功至关重要，但它们也会导致材料、后处理和能耗增加等形式的低效和浪费。

为了应对这些挑战，研究人员和制造商正在努力开发更高效的支撑结构，以优化整个打印工艺。其中最有效、最具创新性的方法之一就是采用实时监测和控制系统，帮助识别和解决打印过程中的问题，从而建立一个可进行实时调整的闭环系统。

EOSSmart Fusion

导言

EOSSmart Fusion是一种闭环反馈控制解决方案，通过实时监控和自适应工艺调整来协助使用最小支撑的部件打印。它是作为一种智能热管理方法而开发的，专为制造商量身定做，允许打印使用最少支撑的部件。这样可以减少制造时间、后处理时间和材料浪费。Smart Fusion 采用光学层析技术，通过高分辨率近红外相机对硬件和软件进行配对，以深入了解工艺流程，并记录和测量实时能量输入，从而更准确地分析单个构建层。

为了测试Smart Fusion 与我们的基线构建和市场上的另一款第三方软件的对比情况，我们与我们的研究合作伙伴--位于新加坡的 A*STAR 高级再制造和技术中心（ARTC）--共同开展了一项研究。其目的是为量化所取得的改进提供确凿的数据。只有通过实证数据，才能验证增材制造对可持续发展的影响，并将其视为制造业的未来。

该方法首先对市场上的各种无支撑打印软件进行技术侦察和研究。这项研究选择了不锈钢 316L 材料，因为众所周知，这种材料需要坚固的支撑结构才能成功打印出部件。* 然后，制作了斜面试样和封闭叶轮演示，并通过各种方法进行比较，包括量化尺寸精度。对叶轮进行切片，以捕捉悬垂部分的显微照片，同时对角度试样进行切片，以评估表面粗糙度和孔隙率。最后，使用 EOS 碳计算器进行了碳排放比较分析，以检查不同方法之间的差异。所有结果都在下表和插图中作了重点说明。

图 X. 实验结果摘要（3 x = 性能最佳）；^#3 x = 孔隙率最小
	EOS 标准	EOS 与 Smart Fusion	OEM 与软件 A
倾斜式优惠券悬挂	xx	xxx	x
尺寸精度	xx	xxx	x
表面粗糙度	xx	xxx	x
孔隙率^#	xx	xxx	x
碳足迹	x	xxx	无数据
打印时间	x	xxx	xx
支持量	x	xxx	xx

我们以 EOS M290 为基准，比较和评估了 3 种不同的方法：标准打印、带有Smart Fusion 的标准打印以及与市售第三方支持减量软件（在本研究中称为 "软件 A"）集成的不同 OEM 机器。在支持量利用率方面，Smart Fusion 超越了市售软件和传统的打印叶轮，成功地在第一时间制造出正确的零件。

基于 A 软件的打印需要多次尝试，至少需要 4 次试验才能成功打印叶轮。使用Smart Fusion 后，零件的整体加工时间大大缩短，所需的支撑物最少，尺寸精度更高（见图 X）。使用Smart Fusion 制作的角形试样比较显示，表面粗糙度更好，孔隙率更低（见图 Y）。值得注意的是，Smart Fusion 可实现与试样 CAD 模型非常相似的最低悬伸角度。

比较评估的结果量化并突出了 EOSSmart Fusion 的巨大优势。与传统的金属打印相比，支撑体积减少了 38%，打印时间缩短了 62%，几乎相当于一整天。每个零件的生产成本也随之降低了 76%！此外，Smart Fusion 还响应了可持续发展和减少碳足迹的号召，在打印期间减少了 62%的二氧化碳排放量（从 29 kgCO2-eq 降至 11 kgCO2-_eq），在后处理期间大幅减少了 84% 的排放量（从 187_kgCO2-eq 降至 30 kgCO2-eq）。

Smart Fusion 提供的智能热管理软件可以改变金属的 AM 残余应力。通过最大限度地减少材料损耗和缩短加工时间，可以节约成本，使生产更具可持续性。我们的目标是与客户和合作伙伴合作，测试、实施和优化这一解决方案，为他们提供竞争优势，以充分利用 AM 的优势。

随着技术的不断发展和应用的日益广泛，EOS 将继续开发以可持续发展为核心的尖端 AM 解决方案，满足市场需求，打造制造业的未来。

有兴趣了解更多吗？请随时联系我们，深入探讨 EOS 和Smart Fusion 如何帮助您通过增材制造实现可持续制造！

_{* 不锈钢 316L 目前正处于测试阶段，Smart Fusion 。因此，目前还没有标准化流程。}