超越建造室：Solukon 关于 AM 生产中的自动除粉尘技术

2025 年 5 月 13 日| 阅读时间：5 分钟

增材制造（AM）正日益成为从原型制造到大规模生产之间的桥梁，这一转变要求每个阶段都实现自动化和精确化。虽然打印工艺本身常常成为焦点，但像粉末去除这样的后处理步骤对于实现高质量、可靠的零件也至关重要。

在最近的一集 Additive Snack Podcast 中，主持人 Fabian Alefeld 与来自 Solukon 的专家 Hemank Raj 一起探讨了自动脱灰在 AM 价值链中的关键作用。他们的讨论揭示了为什么这个看似小众的领域实际上是扩大 AM 规模的基石，尤其是对于要求苛刻的
行业中的复杂应用。

从市场拉动到自动化解决方案：索卢康的故事

Solukon 的自动卸载之旅并非始于投机，而是对市场需求的直接回应。

Hemank Raj 解释说，Solukon 最初是一家工程咨询公司，由 Andreas Hartmann 和 Dominik Schmidt 创办，两人都在机械制造和3D 打印领域拥有数十年的经验。这家汽车巨头是大型3D 打印机的早期采用者，在大型复杂零件的分拣方面面临着巨大的挑战。

他们开发了第一个自动化解决方案，并取得了巨大成功，赢得了客户的青睐，很快就传开了，各行各业纷纷下单。

自动除粉过程：安全性、可重复性和效率

Solukon 产品的核心是 "完全无需人工干预 "的自动除粉工艺。这包括从3D 打印部件中去除未熔化的粉末，无需人工干预，整个过程都在一个密封、气氛可控的腔体内进行。根据材料的不同，腔体内充有氮气（铝）或氩气（钛）等惰性气体，以确保安全。Solukon 系统利用可编程的旋转和振动，确保彻底、一致地清除粉末。

Raj 强调了与人工或半自动化方法相比的两大优势：

增强安全性：消除操作员接触潜在危险金属粉尘的机会。
可靠、可重复的流程：确保每次都以相同的标准清洗零件。

以前，对带有内部通道的复杂部件进行除粉尘时，通常需要在开放环境中使用外部振动器，这不仅会带来健康风险，还会耗费大量时间；或者使用手工喷砂室，由操作员手动将空气导入通道。这些方法缺乏自动化解决方案的安全性、一致性和效率，特别是对于大型、重型或复杂的通道部件。

最受益于自动清灰的应用

对于 Solukon 的许多客户来说，操作员的健康和安全是最重要的，因此即使是简单的部件，也不能采用手动清灰。除了安全之外，大型和重型零件，例如 Solukon 最大的机器可以处理的高度达 1.5 米或 1.6 米的零件，几乎不可能进行手动清灰。

建造这样的大型系统在工程设计上也面临着挑战。Solukon 优先考虑 "即插即用 "设备，设计的机器尺寸有限，适合整机运输，只需要连接压缩空气和惰性气体供应。

对于大型部件，Solukon 机器的大型门可以打开到 120 度，以便叉车进入，甚至屋顶可以垂直打开，以便起重机装载。

在内部，输送系统必须在惰性气氛中处理大量粉末（因为粉末通常占初始重量的大部分），从而实现高粉末回收率（据一位客户报告，回收率高达 99%）。为客户简化了与粉末处理系统的接口，通常只需两线连接传感器，即可在保持惰性气氛的同时管理粉末输送。

确保质量和可重复性：智能除粉

清灰的一个关键问题是确保提取出所有材料，特别是从复杂的内部通道中提取，因为颗粒可能会被截留。Solukon 通过多项功能解决了这一问题。他们的机器集成了数字工厂工具 (DFT)，这是一个在除芯过程中记录大量数据的传感器软件包。通过这些数据，客户可以详细监控流程，输出报告（甚至生成碳足迹报告，详细说明能源和气体消耗情况），并通过遵守既定标准确保可重复性。

对系统的旋转和振动模式进行编程，可适应零件的复杂性：

手动模式：允许操作员进行初始控制，以观察粉末流动情况。
自动模式：适用于 50-60% 的客户；机器通过振动和高频喷嘴激励，在设定的时间内旋转工件的所有可能方向。
轮廓模式：对于不太复杂的几何形状，用户可以在机器或计算机上对特定的旋转角度和振动器控制进行编程。
SPR-Pathfinder®：最先进的选项，对于具有复杂内部通道的零件至关重要（例如现在常见的 1.0 毫米直径通道）。该软件将
零件体素化，识别所有空隙，用粉末颗粒虚拟填充，然后计算每个颗粒最有效的排出路径，就像清空体育场一样。

清除设计：关键考虑因素

Raj 强烈认为，后处理，特别是除粉的设计往往被忽视。常见的设计错误包括内部
通道极窄或盲目，没有出口。主要的设计准则包括

确保所有通道都有出口。
保持保守的内部通道长度直径 (L/D) 比（历史上约为 4，但 Solukon 现在可以处理更极端的比率）。
避免在渠道中设置尖角；选择平滑的螺旋状结构。
尽量减少内表面粗糙度，因为粉末往往会因机械连锁作用而粘附在粗糙的表面上。

SPR Pathfinder 软件可帮助设计人员在打印粉前模拟粉末在内部通道中的流动情况，从而在设计过程中及早发现瓶颈。Solukon 已经成功地对通道直径小至 0.4 毫米的零件进行了脱粉，通常是利用超声波激振器在超声波范围内（约 30-38 kHz）振动零件，从而在不损坏零件的情况下打碎极细通道中的结块粉末。

未来：机器人技术和集成解决方案

拉吉透露，他们正在努力使清灰工作 "更加自动化、更加智能化"，包括在机器内部安装机械臂，使用专门的激振器瞄准特定的瓶颈区域，或在难以到达的通道进行自动爆破。

Solukon 还继续开发定制的一次性解决方案，以应对客户的独特挑战，例如在保持惰性气氛的同时实现全自动装载和卸载。
这种演变将 Solukon 定位为一家以机电一体化为重点的工程公司，致力于提供完整的卸载解决方案，而不仅仅是机器。

Hemank Raj 的见解强调，自动除芯绝非简单的附加功能；它是一个复杂的、技术驱动的过程，对生产 AM 的质量、安全、效率和成本效益至关重要。随着行业的发展，这种智能后处理解决方案将越来越多地开拓设计机会，并巩固 AM 作为最苛刻应用的可行制造方法的地位。