3D Lab 超声波雾化技术获美国专利，可用于生产高质量增材制造粉末

2024年9月19日，南极熊获悉，波兰先进金属雾化技术公司 3D Lab 的最新创新技术“超声波雾化生产重金属粉末的方法和装置/METHOD AND DEVICE FORPRODUCING HEAVY METAL POWDERS BY ULTRASONIC ATOMIZATION”已获得美国专利。

3D Lab 获得超声波雾化技术美国专利（此前曾获批中国专利）

这项专利是3D Lab最近提交的一系列申请中的最新获批的专利，此前中国已授予金属粉末生产技术专利。3D Lab公司 ATO 系列超声波金属雾化器是这项制粉专利技术的核心，该系列雾化器可生产出高品质球形金属粉末，可精确控制颗粒大小，具有出色的流动性和低氧含量，这对于增材制造和各种工业应用至关重要。

ATO 技术原理

ATO 技术原理是将金属丝材或棒材在无氧室内的电等离子弧内熔化，利用超声波振动将熔融金属分解成微小液滴。这些液滴在惰性气体保护气氛下迅速凝固，形成金属粉末。凝固颗粒随保护气被输送到储存容器，沿途对工艺废物和烟雾进行过滤，并将其与粉末分离。

金属粉末的最终颗粒大小取决于超声波振动的频率，频率越高，颗粒越小，频率越低，颗粒越大。值得注意的是，该系统可适应各种形式的输入材料，例如线材、棒材、球团、颗粒和废料。

3D Lab 首席执行官 JakubRozpendowski 表示：“我们很自豪能将这项美国专利添加到我们快速增长的全球知识产权组合中。我们的专利技术推动着我们的使命，即为金属粉末生产提供先进且多功能的解决方案，确保卓越的材料质量并加速材料创新。这项专利是我们发展历程中的一个重要里程碑，体现了我们团队的奉献精神和创新精神。”

科学研究应用

3D Lab 公司推出的ATO LabPlus 是一款超声波金属雾化器，专为实验室规模生产高品质金属粉末而设计。它非常适合研究和生产环境，能够高效且经济地生产反应性和非反应性金属粉末。雾化器的模块化结构允许通过可互换模块轻松扩展粉末生产能力。该设备具有先进的安全系统和自动功能，即使是非技术人员也可以操作。

在2021年，来自德国卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT)应用材料研究所 (IAM-WK)的一组研究人员成功地在实验室中通过独特的超声波雾化 (UA) 工艺生产出了合金粉末。他们在研究所采用的便是3DLab Ltd. 提供的 ATOLab+ 超声波雾化机器。

相关研究以题为“Flexible Powder Production forAdditive Manufacturing of Refractory Metal-Based Alloys”的论文发表在《Metals》期刊上。

论文链接：https://www.mdpi.com/2075-4701/11/11/1723

文章中指出，研究人员所使用新一代 ATO Lab Plus机器（世界上第一台专为有限空间使用而设计的雾化器），应用了一种先进的技术，即电极形成的等离子弧熔化金属线/棒，在振动的坩埚上形成熔池。然后，超声波振动产生粉末状颗粒，通过快速氧气还原真空泵提取。

△UA（a）和EIGA（b）方案。图片来源：Hinrichs，F 等人

研究团队表示他们使用的超声波雾化工艺首次采用了工业电极感应气体雾化 (EIGA) 工艺和改进的电极概念，所生产的合金粉末具有合金开发和粉末床熔合所需的质量，且数量适中。此外，研究团队认为该工艺能够提高合金粉末产量。

研究中使用的雾化器还展示了处理活性和非活性金属（包括钛、镁和铝合金）的能力。此外，该机器还能够生产粒径在 20 – 100 纳米之间的粉末。通过修改 EIGA 工艺，研究人员可以优化 ATOLab+ 机器的功能，并获得表明合金粉末生产可扩展的结果。