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導語(yǔ)   ending

金屬3D打印是屬于數字熱加工的一項技術(shù),目前制備金屬的3D打印技術(shù)主要有:選區激光熔化/燒結(SLM/SLS)、電子束選區熔化(EBSM)、激光近凈成形(LENS)等。 與傳統工藝相比,金屬3D打印有直接成型,無(wú)需模具,可以實(shí)現個(gè)性化設計并制作復雜結構,高效、低消耗、低成本等優(yōu)點(diǎn)。但是因為其是數字熱加工,變形是無(wú)法消除的, 變形量需要從工藝和經(jīng)驗上去控制,最后還要經(jīng)過(guò)數控機床等技術(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(chēng)“馬氏體時(shí)效”鋼,在時(shí)效過(guò)程中的高強度、韌性和尺寸穩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

目前應用于市場(chǎng)的純鈦,又稱(chēng)商業(yè)純鈦,分為1級和2級粉體,2級強于1級,對于大多數的應用同樣具有耐腐蝕性。因為純鈦2級具有良好的生物相容性,因此在醫療行業(yè)具有廣泛的應用前景。

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

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

銅基合金

應用于市場(chǎng)的銅基合金,俗稱(chēng)青銅,具有良好的導熱性和導電性,可以結合設計自由度,產(chǎn)生復雜的內部結構和冷卻通道,適合冷卻更有效的工具**模具,如半導體器件,也可用于微型換熱器,具有壁薄、形狀復雜的特征。

金屬3D打印
常用的材料
鋁合金

目前,應用于金屬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,可應用于薄壁零件如換熱器或其他汽車(chē)零部件,還可應用于航空航天及航空工業(yè)級的原型及生產(chǎn)零部件;硅/鎂組合使鋁合金更具強度和硬度,使其適用于薄壁以及復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打印的應用范圍
醫療器材
航空航天
珠寶加工

金屬3D打印的主要應用領(lǐng)域是航空航天、軍工、模具制造、汽車(chē)、珠寶及醫療領(lǐng)域。而隨著(zhù)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打印的應用范圍則會(huì )進(jìn)一步擴大。

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

與傳統制造業(yè)的CNC數控加工等“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算機圖形數據中生成任何形狀的零件, 可以為復雜結構金屬零部件免去開(kāi)發(fā)開(kāi)模環(huán)節,縮短新品開(kāi)發(fā)周期,節省出更多的人力、財力和時(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。此外,不受傳統加工手段制約,生產(chǎn)形狀復雜、尺寸微細、難于制造的零件也是3D打印技術(shù)的強項。

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

金屬3D打印需要克服的難點(diǎn)一個(gè)是高溫,因為金屬材料熔點(diǎn)較高;另一個(gè)就是高應力,因為金屬材料快速冷卻凝固過(guò)程中內應力很大;除此之外, 組織及性能控制方面也是一大難點(diǎn),因為金屬3D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械強度。需要控制好微觀(guān)組織, 才能達到力學(xué)性能要求,最終才能實(shí)現真正的應用。