3D Lab 超聲波霧化技術獲美國專利，可用于生產高質量增材制造粉末

2024年9月19日，南極熊獲悉，波蘭先進金屬霧化技術公司 3D Lab 的最新創(chuàng)新技術“超聲波霧化生產重金屬粉末的方法和裝置/METHOD AND DEVICE FORPRODUCING HEAVY METAL POWDERS BY ULTRASONIC ATOMIZATION”已獲得美國專利。

3D Lab 獲得超聲波霧化技術美國專利（此前曾獲批中國專利）

這項專利是3D Lab最近提交的一系列申請中的最新獲批的專利，此前中國已授予金屬粉末生產技術專利。3D Lab公司 ATO 系列超聲波金屬霧化器是這項制粉專利技術的核心，該系列霧化器可生產出高品質球形金屬粉末，可精確控制顆粒大小，具有出色的流動性和低氧含量，這對于增材制造和各種工業(yè)應用至關重要。

ATO 技術原理

ATO 技術原理是將金屬絲材或棒材在無氧室內的電等離子弧內熔化，利用超聲波振動將熔融金屬分解成微小液滴。這些液滴在惰性氣體保護氣氛下迅速凝固，形成金屬粉末。凝固顆粒隨保護氣被輸送到儲存容器，沿途對工藝廢物和煙霧進行過濾，并將其與粉末分離。

金屬粉末的最終顆粒大小取決于超聲波振動的頻率，頻率越高，顆粒越小，頻率越低，顆粒越大。值得注意的是，該系統(tǒng)可適應各種形式的輸入材料，例如線材、棒材、球團、顆粒和廢料。

3D Lab 首席執(zhí)行官 JakubRozpendowski 表示：“我們很自豪能將這項美國專利添加到我們快速增長的全球知識產權組合中。我們的專利技術推動著我們的使命，即為金屬粉末生產提供先進且多功能的解決方案，確保卓越的材料質量并加速材料創(chuàng)新。這項專利是我們發(fā)展歷程中的一個重要里程碑，體現(xiàn)了我們團隊的奉獻精神和創(chuàng)新精神�！�

科學研究應用

3D Lab 公司推出的ATO LabPlus 是一款超聲波金屬霧化器，專為實驗室規(guī)模生產高品質金屬粉末而設計。它非常適合研究和生產環(huán)境，能夠高效且經濟地生產反應性和非反應性金屬粉末。霧化器的模塊化結構允許通過可互換模塊輕松擴展粉末生產能力。該設備具有先進的安全系統(tǒng)和自動功能，即使是非技術人員也可以操作。

在2021年，來自德國卡爾斯魯厄理工學院 (KIT)應用材料研究所 (IAM-WK)的一組研究人員成功地在實驗室中通過獨特的超聲波霧化 (UA) 工藝生產出了合金粉末。他們在研究所采用的便是3DLab Ltd. 提供的 ATOLab+ 超聲波霧化機器。

相關研究以題為“Flexible Powder Production forAdditive Manufacturing of Refractory Metal-Based Alloys”的論文發(fā)表在《Metals》期刊上。

論文鏈接：https://www.mdpi.com/2075-4701/11/11/1723

文章中指出，研究人員所使用新一代 ATO Lab Plus機器（世界上第一臺專為有限空間使用而設計的霧化器），應用了一種先進的技術，即電極形成的等離子弧熔化金屬線/棒，在振動的坩堝上形成熔池。然后，超聲波振動產生粉末狀顆粒，通過快速氧氣還原真空泵提取。

△UA（a）和EIGA（b）方案。圖片來源：Hinrichs，F(xiàn) 等人

研究團隊表示他們使用的超聲波霧化工藝首次采用了工業(yè)電極感應氣體霧化 (EIGA) 工藝和改進的電極概念，所生產的合金粉末具有合金開發(fā)和粉末床熔合所需的質量，且數(shù)量適中。此外，研究團隊認為該工藝能夠提高合金粉末產量。

研究中使用的霧化器還展示了處理活性和非活性金屬（包括鈦、鎂和鋁合金）的能力。此外，該機器還能夠生產粒徑在 20 – 100 納米之間的粉末。通過修改 EIGA 工藝，研究人員可以優(yōu)化 ATOLab+ 機器的功能，并獲得表明合金粉末生產可擴展的結果。