金屬3D打印技術(shù)3DMetal3DprintingtechnologyXX大學(xué)增材制造學(xué)院XXX

01/概述02/粉末床熔合工藝03/材料噴射工藝04/直接能量沉積工藝05/材料擠壓工藝06/其它成型工藝目錄CONTENTS概述1PARTONE金屬3D打印學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界普遍認(rèn)為金屬3D打印為現(xiàn)代制造業(yè)的重要發(fā)展方向。金屬3D打印被認(rèn)為是所有3D打印的頂點(diǎn)。談到強(qiáng)度和耐用性，沒有什么能比得上金屬。金屬3D打印材料材料是3D打印技術(shù)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。一方面，不同原理的打印工藝、不同產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)景決定了具體材料的選擇；另一方面，一旦選定了材料，也就決定了所使用的打印工藝和由此而帶來的工藝限制。ABC球狀金屬粉末粉末金屬粉末和有機(jī)物混合制成的絲狀材料線材金屬粉末和粘結(jié)劑混合制成的顆粒狀材料顆粒金屬3D打印材料按形態(tài)分類D金屬的超細(xì)粉末、添加物和有機(jī)載體組成的一種膏狀物漿料1、工具鋼和馬氏體鋼2、不銹鋼奧氏體不銹鋼316L、馬氏體不銹鋼15-5PH、馬氏體不銹鋼17-4PH。3、合金應(yīng)用最為廣泛的合金主要有純鈦及鈦合金、鋁合金、鎳基合金、鈷鉻合金、銅基合金等。

金屬3D打印材料的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，例如，石化工程應(yīng)用、航空航天、汽車制造、注塑模具、輕金屬合金鑄造、食品加工、醫(yī)療、造紙、電力工業(yè)、珠寶、時(shí)裝等。金屬3D打印材料按成分分類工藝分類按成型方式的不同可以簡(jiǎn)單分為兩類間接金屬3D打印直接金屬3D打印直接通過熔融將金屬粉末或線材變成緊密結(jié)合的整體。直接金屬激光燒結(jié)DMLS

選擇性激光熔化SLM電子束熔化EBM激光近凈成型LENS電子束增材制造EBAM間接非直接燒結(jié)成型，需要經(jīng)過脫脂，燒結(jié)等輔助工藝的技術(shù)稱之為“間接金屬3D打印”。粘結(jié)劑噴射BJ熔融沉積FDM納米顆粒噴射NPJ光固化成型SLA立體噴墨打印3DP工藝分類金屬3D打印技術(shù)主要有4類直接金屬激光燒結(jié)DMLS

選擇性激光熔化SLM電子束熔化EBM粉末床熔合材料噴射直接能量沉積材料擠壓納米顆粒噴射NPJ粘結(jié)劑噴射BJ立體噴墨打印3DP激光近凈成型LENS電子束增材制造EBAM熔融沉積FDM熔絲制造FFF粉末床熔合工藝2PARTONE粉末床熔合工藝通過金屬粉末的層層鋪設(shè)，配合能量源的照射層層固化形成需要的零件。目前最為普遍的一種成型工藝。直接金屬激光燒結(jié)DMLS激光緩慢而穩(wěn)定地穿過表面以燒結(jié)這種粉末，金屬內(nèi)部顆粒融合在一起，即使沒有被加熱到完全熔化狀態(tài)。然后施加并燒結(jié)額外的粉末層，從而一次“打印”物體的一個(gè)橫截面。DMLS的主要優(yōu)點(diǎn)是它生產(chǎn)的物體沒有殘留應(yīng)力和內(nèi)部缺陷，而主要缺點(diǎn)是非常昂貴。選擇性激光熔化SLM使用高功率激光將每一層金屬粉末完全熔化，而不僅僅是燒結(jié)，這樣產(chǎn)生的打印物體非常致密和堅(jiān)固。SLM制造過程中出現(xiàn)的高溫梯度也會(huì)導(dǎo)致最終產(chǎn)品內(nèi)部出現(xiàn)應(yīng)力和錯(cuò)位，從而損害物理性能。電子束熔化EBM與選擇性激光熔化非常相似，能夠生成致密的金屬結(jié)構(gòu)。這兩種技術(shù)的區(qū)別在于EBM使用電子束而不是激光來熔化金屬粉末。材料噴射工藝3PARTONE材料噴射工藝材料微滴被選擇性地噴射出來，逐層固化形成需要的實(shí)體。納米顆粒噴射NPJ通過金屬粉末的層層鋪設(shè)，配合能量源的照射層層固化形成需要的零件。目前最為普遍的一種成型工藝。粘結(jié)劑噴射BJ往粉末材料噴射粘合劑，一層一層地沉積堆疊起來，打印成型零件；清粉操作后，移到高溫爐里進(jìn)行脫脂和燒結(jié)，即可得到想要的零件。粘結(jié)劑噴射金屬3D打印技術(shù)，與SLM工藝相比速度更快。代表廠家有DM、HP、Exone、3DEO、Markforged粘結(jié)劑噴射BJ直接能量沉積工藝4PARTONE直接能量沉積工藝直接能量沉積DED是通過在沉積粉末材料時(shí)將其熔化來制造零件。它主要用于金屬粉末或金屬絲，通常稱為金屬沉積。激光近凈成型LENS金屬粉末以一定的供粉速度送入激光聚焦區(qū)域內(nèi)，快速熔化凝固，通過點(diǎn)、線、面的層層疊加，最后得到近凈形的零件實(shí)體，成形件不需要或者只需少量加工即可使用。激光近凈成型LENS金屬粉末以一定的供粉速度送入激光聚焦區(qū)域內(nèi)，快速熔化凝固，通過點(diǎn)、線、面的層層疊加，最后得到近凈形的零件實(shí)體，成形件不需要或者只需少量加工即可使用。電弧增材制造WAAM通過等電弧能量熔化金屬，通過機(jī)械臂進(jìn)行位置操作。它與焊接非常相似，因此主要應(yīng)用之一是修復(fù)現(xiàn)有金屬零件并增加零件的功能性。德國GEFERTEC電弧熔絲增材制造電子束增材制造EBAM電子束增材制造用于使用金屬粉末或金屬絲制造金屬零件，并使用電子束作為熱源焊接在一起。材料擠壓工藝5PARTONE熔融沉積建模FDM/熔絲制造FFF

把含金屬的絲材熔融擠出制作想要的零件，再通過燒結(jié)或溶解去除粘結(jié)劑，形成金屬零件。熔融沉積建模FDM/熔絲制造FFF典型代表縱維立方、升華三維、美國Markforged、奧地利EVO-techEVO-lizer3D4MaxMetalUPS-556MetalX其他成型工藝6PARTONE金屬注射成型MIM將金屬粉末與粘結(jié)劑，制成具有流變特性的混合材料，通過注射機(jī)注入模具型腔成型出零件毛坯，毛坯件經(jīng)過脫除粘結(jié)劑和高溫?zé)Y(jié)后，即可得到各種金屬零部件。是一種近凈成形工藝。焦耳打印JoulePrintingDigitalAlloys的焦耳打印看起來很像DED，但金屬絲是利用電流熔化，而不是用電弧或光束加熱。這使得打印速度更快，目前已經(jīng)證明每小時(shí)可打印多達(dá)2公斤的鈦。DLP金屬打印DLPmetalprinting

類似于光固化3D打印中的DLP工藝，材料換成了金屬漿料，具有較快的成型速度和較高的表面質(zhì)量。DLP金屬打印DLPmetalprinting

類似于光固化3D打印中的DLP工藝，材料換成了金屬漿料，具有較快的成型速度和較高的表面質(zhì)量。超聲波固結(jié)UAM通過頻率高達(dá)20,000Hz的超聲波施加在金屬片上，借助超聲波的振蕩能量使兩個(gè)需焊接的表面摩擦，構(gòu)成分子層間的熔合，然后以同樣的原理逐層連續(xù)地焊接金屬片，并同時(shí)通過機(jī)械加工來實(shí)現(xiàn)精細(xì)的三維形狀，從而形成堅(jiān)實(shí)的金屬物體。AM的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

低溫是其最大技術(shù)優(yōu)勢(shì)，整個(gè)打印過程的初始溫度是150°C，焊接過程中摩擦和塑性變形的產(chǎn)熱可使局部溫度達(dá)到200°C左右，

UAM技術(shù)可將多種金屬材料連接在一起，還可以將傳感器、合金纖維等那些對(duì)溫度敏感的低熔點(diǎn)材料或電子器件嵌入其中。

大尺寸。除了低溫，該技術(shù)還擁有優(yōu)于其他金屬打印技術(shù)的工件尺寸，用UAM打印工件的尺寸最大可達(dá)6x6x3英尺，且加工出來的工件表面光潔度較高，這還要得益于UAM增材中加入了數(shù)控減材加工工序

高速。超聲波3D打印機(jī)的速度能達(dá)到100mm3/s，且不會(huì)影響其打印精度。超聲波固結(jié)UAM冷噴涂金屬打?。–oldSprayMetalPrinting）工藝氣體被放入壓力高達(dá)50bar的噴槍中，并加熱到最高1100°C。隨后，使工藝氣體加速至超音速，同時(shí)將氣體冷卻至溫度低于100°C