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连续生产验证成功!IperionX 41小时产出500kg钛粉,能耗直降75%

IperionX在弗吉尼亚州的研发设施里,用四次生产运行验证了GenX连续钛粉平台。
  41小时内,这个平台处理了超过500公斤的钛粉,折合约每小时12公斤。
  GenX平台用的是公司已获专利的HAMR工艺,这是一种以氢为媒介、低温低氧的钛粉制备路线,而且是连续式运行,不是批次式。
  球形钛粉是粉末床熔融及其他金属增材制造工艺的标准原材料,而高昂的成本长期限制了钛金属打印的广泛应用。


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每次运行的产出均单独存放,并从不同位置随机抽取样品进行氧含量检测。
  球形粉末来自两次共计23小时的运行,氧含量从0.215%降至0.072%–0.084%,平均值为0.078%。
  全部八个球形样品都满足ASTM Grade 23的0.130%氧含量上限,而Grade 23是超低间隙元素牌号,广泛用于打印医疗和航空航天部件。
  角形粉末来自两次共计18小时的运行,氧含量从0.250%–0.323%降至0.104%–0.144%,平均值为0.126%。
  八个角形样品中有七个满足ASTM B265和B348标准下Ti-6Al-4V板材和棒材5级0.200%的氧含量上限,其中四个同时满足23级要求。
  第8个样品来自一次在HAMR循环完成前即中断的炉次运行,因此被排除在外。
  IperionX预计,通过小幅工艺调整即可使所有角形粉末达到23级标准。

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传统海绵钛通过克罗尔工艺生产,该工艺以离散批次方式运行。
  IperionX的氢能低温HAMR工艺迄今也以批次方式运行。
  GenX以连续方式应用相同的化学反应,省去了每个批次循环中耗费时间的升温、冷却、装料和卸料环节。
  与批次式HAMR的运行数据相比,每公斤钛粉的镁消耗量减少超过45%,氢气消耗量减少超过60%,电力消耗量减少超过75%,相同运行时间内的产能提高了六倍。
  镁消耗的降低尤为重要,因为镁是HAMR工艺中最大的试剂成本。
  镁用量减少也意味着下游需要浸出的副产品相应减少,这一收益IperionX将在后续运行中量化评估。
  公司还预期获得更高的设备利用率、更少的辅助工序,以及通过复制生产线实现产能扩张。
  IperionX指出,每吨产能的安装资本投入大幅降低,人工成本显著节省,并提到类似的工业炉单台年产能已达数千吨。

IperionX首席执行官塔索·阿里马(Taso Arima)表示,实现连续式原生钛生产长期以来是钛工业的终极追求。
  他说,IperionX的GenX工艺是一个连续式钛生产平台,运营效率更高,也更易于扩大规模。
  阿里马指出,首批运行处理的是再生钛粉,并表示结果超出了预期——在四次独立运行中处理了超过500公斤的再生钛粉,而且每个样品都满足相应的氧含量规格。
  稳定状态下的镁、氢气和电力消耗大幅降低,加上处理产能提高了六倍,为产业化发展奠定了坚实基础。
  2026年第四季度,IperionX将继续优化GenX炉,并将其整合到完整的粉末生产线中;公司还将为首条工业规模GenX生产线开展技术经济研究和工程研究。
  阿里马表示,下一步正是对首条工业规模GenX生产线进行工程和经济性评估,目标是建立一个可扩展的扩张平台,从而降低生产成本,让钛材料覆盖更广泛的应用领域。
  IperionX表示,当前的产能爬坡和计划中的弗吉尼亚州扩建并不依赖GenX来实现低成本生产。

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GenX还补充了IperionX正在开发的连续化HSPT(氢烧结与相变)工艺。
  该工艺用于将钛粉转化为成品零件,从而为从连续粉末生产到成品钛部件提供了一条潜在路径。
  8月31日,美国陆军授予了该公司9900万美元SBIR第三阶段合同下的第二项任务订单。
  该订单资助弗吉尼亚州的连续化HSPT和脱氢产能建设。
  任务订单的基础金额为1850万美元,其中1150万美元已到位资金,可选条款可能将总额提升至2540万美元。
  其中一项可选条款将资助面向某未具名航空航天与国防供应商的粘结剂喷射打印和HSPT示范项目。
  GenX本身不在该订单资助范围内,但两个项目共同勾勒出一条从粉末到成品钛部件的连续化路径。

IperionX认为,西方的钛问题既是供应问题也是工艺问题。
  自2022年以来,俄罗斯海绵钛的供应基本中断,中国目前约占全球产量的70%,而占主导地位的克罗尔工艺成本高昂且以批次运行。
  IperionX的应对策略是从原材料到成品零件全链条自主掌控,并利用连续化工艺降低成本。
  在大西洋彼岸,英国粉末生产商Metalysis也在寻求填补这一空白。
  2026年3月,Metalysis从欧洲空间局获得了近100万欧元,用于一项为期24个月的项目,将其FFC剑桥电解工艺从批次生产转向连续化或准连续化钛生产。
  该工艺于1997年在剑桥大学开发,通过熔盐电解将二氧化钛直接还原为固态钛。
  这跳过了克罗尔路线中基于氯气的多阶段熔炼,能耗更低,有害副产品更少。
  Metalysis目前以批次模式运行该工艺,这对增材制造而言足够,但远不能满足大宗钛市场的需求。
  供应商还在通过回收和规模化来攻克成本与供应难题。
  6K Additive正在扩建其位于宾夕法尼亚州伯吉斯敦的工厂,将年粉末产量从200公吨提升至1000公吨,其中包括用于航空航天推进系统的钛粉。
  一笔2340万美元的国防生产法第三章拨款覆盖了该扩建项目的一半费用,其余资金来自其ASX首次公开募股所得。
  该公司还持有国防后勤局一份195万美元的合同,利用其UniMelt工艺将军用级废料转化为高性能粉末。
  克罗尔工艺让钛成为可能,但也让钛始终昂贵。
  连续化工艺、直接还原和废料回收目前正在相互竞争以取代它,谁先实现规模化,谁就可能决定钛金属3D打印的价格。

09-21 17:35
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