增材制造行业到目前为止一直专注于打印机技术。随着其高速增长和能力的不断提高，自动化金属粉末处理是将该技术确立为医疗、航空航天和汽车行业--其最大的用户群体--的标准工艺的关键。Piab 的真空粉末输送解决方案通过其经过充分测试和备受认可的系统填补了这个缺口。
到 2023 年，增材制造的年复合增长率 (CAGR) 预计达到 25%，是当今影响工业的发展最快的技术之一。该技术为用户在复杂零件的设计和制造、原型设计和小批量生产方面提供了明显的优势，到目前为止主要用于实验室和研发目的。然而，随着技术的成熟，用户的要求也在不断提高，随之而来的是对安全性、工艺可靠性和质量的要求也越来越高。
由于印刷机械驱动的发展缺乏整体性，周围的工艺步骤和技术需要尽可能地开发或调整，并融入到整个工艺流程中。金属粉末搬运是实现增材制造长期成功的主要流程，尤其是在金属部件生产领域。
金属粉末搬运的特性
金属粉末处理由于其对员工的危险隐患、爆炸性以及作为高价原料的价值，需要特别注意。
接触金属粉末会给员工带来极高的健康风险，尤其是当金属粉末被吸入肺部时。此外，提升和搬运重型箱或桶，可能会导致严重的背部或肩部拉伤。
由于金属粉末在空气中易爆，需要遵从 ATEX（防爆指令）要求以保护生产设施。后期建设有助于将设备内爆的风险最小化。
由于纯金属或其合金是昂贵的成分，通过避免任何交叉污染或隔离以及从工艺中回收未使用的材料，确保其在生产过程中的纯度是一个经济可行的设置的关键。
基于真空输送技术，这三个问题的解决方案将是一种封闭、自动化的金属粉末搬运工艺。这种技术在制药和化工行业已被证明为一种理想的解决方案，这些行业中的物料搬运也面临着类似的挑战。
Piab 的真空输送机满足低净空、易清洁、低噪音的要求，并获得了增材制造行业的 ATEX 认证。封闭的系统能够在运输材料的过程中将粉尘的扩散最小化，从而最大程度减少对危险粉尘的接触，使得 Piab 的真空技术理想地用于金属粉末输送。此外，它还能让材料免受其他颗粒杂质的污染，这意味着金属粉末单位的结构保持不变，并确保了 3D 打印物体的质量。
作为真空输送行业内有着大量应用工程专业知识的全球市场领导者，Piab 支持增材制造行业的宏大目标并针对不同的纯金属和合金类型以及不同的生产环境配置了特定的 piFLOW®p 真空输送机组合，能够用于打印机、筛机或料斗的灌装，或用于回收打印机中的金属粉末。
为打印机灌装金属粉末
在这一步骤中，原生或再生金属粉末从筛子/金属桶或料斗输送到打印机。Piab真空输送机可以直接从桶中拾取粉末并送入打印机--这提高了生产效率以及员工的安全。
为筛机或料斗灌装金属粉末
为筛机或料斗填充原生或再生回收金属粉末通常由人工完成，其高度依赖于操作员，同时让员工面临金属和大重量提举带来的危险。此外，很难确保从桶/容器中拾取所有金属粉末，这造成了宝贵材料的流失。Piab piFLOW®p可以有效地直接从原始制造商的桶/容器中向筛子或料斗进料，从而实现了自动化流程，提高了生产率，减少了对操作人员的依赖，并提供了更安全和更符合人体工程学的工作环境。由于重量轻，真空输送机可以集成在便携式筛分解决方案中，允许在不同的打印机上使用相同的真空输送机和筛分解决方案。
回收打印机中的金属粉末
金属粉末昂贵且危险，因此适当地从打印机中回收金属粉末很关键。Piab piFLOW®p 真空输送机可以通过封闭的系统将金属粉末从打印机输送到筛机或桶中，不仅能够提高生产效率，还能够确保员工安全。
金属粉末输送中需要考虑的重要因素
在增材制造中输送金属粉末会带来多种挑战，首先是物料密度大。金属粉末重量高达 8 千克/升(kg/l)，而在制药或食品领域的粉末通常密度为 0.8 至 1.2 千克/升。这需要提供更加强大的真空系统，以保证金属粉末的持续移动。与此同时，生产过程仅需少量粉末即可，通常每小时不超过 100 公斤 - 即输送量为 12.5 升。
由于体积密度大，系统中的过滤器体积大，同时为了保证员工的安全和现场保护，还需要额外的废气过滤器，因此需要相应的大尺寸真空泵来实现必要的吸力。在3D打印过程中，生产时间相对较长，主动输送时间较少。由于真空泵在空闲时自动关闭，piFLOW®p真空输送机非常节能，特别是与机械泵相比，后者必须继续空闲运行。因此，自动输送和灌装的能源成本仍然很低。与机械泵不同，压缩空气产生的真空并不会给3D打印过程增加任何热量。
较小的占地面积和较低的高度让 Piab 的真空输送系统成为一种具有吸引力的解决方案，其能够嵌入或集成到整体的 3D 打印方案或轻便筛分解决方案中。此外，轻重量的特点能够让相同的输送机和筛分解决方案用于多种打印机。piFLOW®p 圆锥形的设计使得它尤其稳固和坚硬，从而消除内爆的风险。
由于用于快速成型制造行业的真空输送机需要应对最苛刻的环境，易于清洁的能力和与生俱来的强度，使不锈钢（piFLOW®p制成）成为该行业的首选材料。
推荐的真空输送机配置
为了找到针对增材制造行业的最最佳的组合，Piab 使用多种传统增材制造材料以及不锈钢和铝颗粒进行了大量测试。测试基于以下假设：装有粉末的桶或容器所存放的地点和进行打印的地点不同。数量为 200 到 500 千克，距离在可实现的情况下最大为 50 米，高度最高 8 米。
基于内部测试和设计，Piab 推荐下列真空输送机配置用于增材制造行业：
- piFLOW®p 3 升，带一个 200 泵、PLR02 过滤器和 32mm直径 输送管路
- piFLOW®p 3 升，带一个 400 泵、PLR04 过滤器和 32mm直径 或 38mm直径 输送管路
基于所选择的设备，使用上述组合可轻松输送数量在 600 到 1000 千克/小时及以上的物料，距离可达 10 米，高度最高 8 米。上述设备可在更短的距离内输送更多的物料，Piab 的专家还可以配置定制的解决方案以满足具体的需求。
还可提供其他配件，例如吸料枪、适配器和匹配接收仓的模块 - 还提供针对惰性气体应用和紧凑型输送机的定制解决方案。
Piab 在其全球不同的测试实验室提供针对客户具体金属粉末的输送测试。
