连续旋转式多材料LPBF新的点在哪?一起来看看_3d打印行业展

就在本月初，弗劳恩霍夫IGCV举办的第一届多金属粉末床熔融技术研讨会上，来自苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的一群学生带来了一台令人眼前一亮的激光粉末床熔融(Laser Powder Bed Fusion, LPBF)设备，其独特的设计和创新的工艺流程引发了广泛关注。

这台设备之所以备受瞩目，并非因为它是一项全新的发明。实际上，早在几年前，西安交通大学的团队就曾展示过类似的方案。然而，这次在欧洲的公开展示让更多人得以一窥其奥秘，并引发了广泛的分享与讨论。

这台设备的创新之处在于，它彻底改变了传统LPBF设备的工作模式。传统的LPBF设备采用的是直线往复逻辑：先铺一层粉，再扫一遍光，然后铺下一层粉，如此循环往复。而ETH Zurich的学生们则将这一模式改为了边旋转边打印的连续模式。

这种创新不仅显著提升了打印速度，还巧妙地解决了多金属打印中的一些长期困扰行业的问题。该项目被命名为RAPTURE，其目标是为下一代多材料火箭部件的制造提供全新的解决方案。目前，ETH Zurich已经为这项技术申请了专利。

要深入探讨这个项目，我们首先需要了解梯度材料的概念。如果能够在单一零件上稳定、高效地实现多种金属材料的无缝集成，那么从功能梯度材料到集成冷却通道的高温部件，其应用前景将无比广阔。然而，实现这一目标的难点在于：要么是多个粉仓来回切换效率低下，要么是混合粉末的分离回收几乎成了无解的难题，导致大量昂贵的金属粉末被浪费。

而ETH Zurich的学生们似乎找到了一条全新的破局之路。

对工艺时间的彻底重构

这台机器最核心的创新点在于旋转打印。传统的LPBF设备使用刮刀(recoater)在粉床上来回移动，铺上一层薄薄的金属粉末，然后激光在上面进行熔融工作。完成一层后，平台下降，刮刀再次出动，周而复始。这个过程中，刮刀的往复运动和平台的升降被称为工艺死区时间(process dead time)，占据了整个制造时间的相当一部分。

RAPTURE项目组的机器则彻底改变了这一玩法。它的核心是一个旋转平台。送粉器、激光束和惰性气体保护喷嘴被固定在特定的位置，而打印件所在的平台则在下方持续旋转。这意味着送粉、熔融和凝固这几个步骤可以同步、连续地进行。激光不再需要等待刮刀铺完粉，而是可以持续不断地在旋转的粉末流上工作。

项目的高级科学家Michael Tucker博士形象地比喻说，这套系统特别适合制造那些近似圆柱形的几何体，比如火箭喷管、涡轮机械部件等。这类零件的共同特点是直径大但壁很薄。对于这种结构，旋转打印的效率极高。根据团队的数据，制造一个圆柱形部件的时间可以缩减超过三分之二。

这对于追求极致效率和成本控制的航空航天领域来说，无疑具有巨大的吸引力。

文章来源：3d打印行业展

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