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        導語   ending

        金屬3D打印是屬于數字熱加工的一項技術,目前制備金屬的3D打印技術主要有: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,無需模具,可以實現個性化設計并制作復雜結構,高效、低消耗、低成本等優點。但是因為其是數字熱加工,變形是無法消除的, 變形量需要從工藝和經驗上去控制,最后還要經過數控機床等技術的后期加工處理。

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

        工具鋼的適用性來源于其優異的硬度、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,能夠承受不確定時間的工藝條件;馬氏體鋼,以馬氏體300為例,又稱“馬氏體時效”鋼,在時效過程中的高強度、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

        目前應用于市場的純鈦,又稱商業純鈦,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磁性的性能,主要應用于外科植入物包括合金人工關節、膝關節和髖關節,同時其還可用于發動機部件以及時裝、珠寶行業等。

        銅基合金

        應用于市場的銅基合金,俗稱青銅,具有良好的導熱性和導電性,可以結合設計自由度,產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零部件,還可應用于航空航天及航空工業級的原型及生產零部件;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打印的主要應用領域是航空航天、軍工、模具制造、汽車、珠寶及醫療領域。而隨著技術的進步,金屬3D打印件的質量會得到提升,金屬3D打印的應用范圍則會進一步擴大。

        軍工國防
        汽車工業
        模具制造
        金屬3D打印的優勢

        與傳統制造業的CNC數控加工等“減材制造技術”相比,3D打印技術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發開模環節,縮短新品開發周期,節省出更多的人力、財力和時間,具有制造成本低、研制周期短、 生產效率高等明顯優勢。此外,不受傳統加工手段制約,生產形狀復雜、尺寸微細、難于制造的零件也是3D打印技術的強項。

        金屬3D打印的發展難點
        • 高溫
        • 高應力
        • 組織
        • 性能

        金屬3D打印需要克服的難點一個是高溫,因為金屬材料熔點較高;另一個就是高應力,因為金屬材料快速冷卻凝固過程中內應力很大;除此之外, 組織及性能控制方面也是一大難點,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。需要控制好微觀組織, 才能達到力學性能要求,最終才能實現真正的應用。

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