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導(dǎo)語(yǔ)   ending

金屬3D打印是屬于數(shù)字熱加工的一項(xiàng)技術(shù),目前制備金屬的3D打印技術(shù)主要有:選區(qū)激光熔化/燒結(jié)(SLM/SLS)、電子束選區(qū)熔化(EBSM)、激光近凈成形(LENS)等。 與傳統(tǒng)工藝相比,金屬3D打印有直接成型,無(wú)需模具,可以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化設(shè)計(jì)并制作復(fù)雜結(jié)構(gòu),高效、低消耗、低成本等優(yōu)點(diǎn)。但是因?yàn)槠涫菙?shù)字熱加工,變形是無(wú)法消除的, 變形量需要從工藝和經(jīng)驗(yàn)上去控制,最后還要經(jīng)過(guò)數(shù)控機(jī)床等技術(shù)的后期加工處理。

金屬3D打印技術(shù)的種類(lèi)
金屬3D打印常用的材料
工具鋼和馬氏體鋼

工具鋼的適用性來(lái)源于其優(yōu)異的硬度、耐磨性和抗形變能力,以及在高溫下保持切削刃的能力。模具H13熱作工具鋼就是其中一種,能夠承受不確定時(shí)間的工藝條件;馬氏體鋼,以馬氏體300為例,又稱“馬氏體時(shí)效”鋼,在時(shí)效過(guò)程中的高強(qiáng)度、韌性和尺寸穩(wěn)定性都是眾所周知的。

不銹鋼

不銹鋼與碳鋼不同,目前的鉻含量不同,10.5%鉻含量最低的鋼合金,不銹鋼不容易生銹腐蝕。目前,應(yīng)用于金屬3D打印的不銹鋼主要有三種:奧氏體不銹鋼316L、馬氏體不銹鋼15-5PH、馬氏體不銹鋼17-4PH。

純鈦及鈦合金

目前應(yīng)用于市場(chǎng)的純鈦,又稱商業(yè)純鈦,分為1級(jí)和2級(jí)粉體,2級(jí)強(qiáng)于1級(jí),對(duì)于大多數(shù)的應(yīng)用同樣具有耐腐蝕性。因?yàn)榧冣?級(jí)具有良好的生物相容性,因此在醫(yī)療行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景。

鎳基合金

一般情況下,鎳基合金都具有良好的抗拉伸、抗疲勞和抗熱疲勞性能。目前,主要有Inconel 738、Hastelloy X、Inconel 625、Inconel 713、Inconel 718等。

鈷鉻合金

鈷鉻合金具有高強(qiáng)度、耐腐蝕性強(qiáng)、良好的生物相容性以及無(wú)磁性的性能,主要應(yīng)用于外科植入物包括合金人工關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié),同時(shí)其還可用于發(fā)動(dòng)機(jī)部件以及時(shí)裝、珠寶行業(yè)等。

銅基合金

應(yīng)用于市場(chǎng)的銅基合金,俗稱青銅,具有良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性,可以結(jié)合設(shè)計(jì)自由度,產(chǎn)生復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和冷卻通道,適合冷卻更有效的工具**模具,如半導(dǎo)體器件,也可用于微型換熱器,具有壁薄、形狀復(fù)雜的特征。

金屬3D打印
常用的材料
鋁合金

目前,應(yīng)用于金屬3D打印的鋁合金主要有鋁硅AlSi12和AlSi10Mg兩種。鋁硅12,是具有良好的熱性能的輕質(zhì)增材制造金屬粉末,可應(yīng)用于薄壁零件如換熱器或其他汽車(chē)零部件,還可應(yīng)用于航空航天及航空工業(yè)級(jí)的原型及生產(chǎn)零部件;硅/鎂組合使鋁合金更具強(qiáng)度和硬度,使其適用于薄壁以及復(fù)雜的幾何形狀的零件,尤其是在具有良好的熱性能和低重量場(chǎng)合中。

金屬3D打印的應(yīng)用范圍
醫(yī)療器材
航空航天
珠寶加工

金屬3D打印的主要應(yīng)用領(lǐng)域是航空航天、軍工、模具制造、汽車(chē)、珠寶及醫(yī)療領(lǐng)域。而隨著技術(shù)的進(jìn)步,金屬3D打印件的質(zhì)量會(huì)得到提升,金屬3D打印的應(yīng)用范圍則會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。

軍工國(guó)防
汽車(chē)工業(yè)
模具制造
金屬3D打印的優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)制造業(yè)的CNC數(shù)控加工等“減材制造技術(shù)”相比,3D打印技術(shù)的的魅力主要在于可直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件, 可以為復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬零部件免去開(kāi)發(fā)開(kāi)模環(huán)節(jié),縮短新品開(kāi)發(fā)周期,節(jié)省出更多的人力、財(cái)力和時(shí)間,具有制造成本低、研制周期短、 生產(chǎn)效率高等明顯優(yōu)勢(shì)。此外,不受傳統(tǒng)加工手段制約,生產(chǎn)形狀復(fù)雜、尺寸微細(xì)、難于制造的零件也是3D打印技術(shù)的強(qiáng)項(xiàng)。

金屬3D打印的發(fā)展難點(diǎn)
  • 高溫
  • 高應(yīng)力
  • 組織
  • 性能

金屬3D打印需要克服的難點(diǎn)一個(gè)是高溫,因?yàn)榻饘俨牧先埸c(diǎn)較高;另一個(gè)就是高應(yīng)力,因?yàn)榻饘俨牧峡焖倮鋮s凝固過(guò)程中內(nèi)應(yīng)力很大;除此之外, 組織及性能控制方面也是一大難點(diǎn),因?yàn)榻饘?D打印部件是要直接使用的,不像非金屬材料模型,而一旦使用就涉及到部件的機(jī)械強(qiáng)度。需要控制好微觀組織, 才能達(dá)到力學(xué)性能要求,最終才能實(shí)現(xiàn)真正的應(yīng)用。