几种金属3D打印技能

发布时间:2022-05-30 10:42:52 来源:bobapp体育下载

  金属3D打印被认为是一切3D打印的极点。谈到强度和耐用性,没有什么能比得上金属。最早的金属3D打印专利是DMLS(直接金属激光烧结),由德国EOS在1990年代取得。从那时起,金属3D打印逐步开展出了许多品种的打印工艺。现在,每台金属3D打印机一般都会运用以下四类工艺中的一种:粉末床交融、粘合剂喷发、直接能量堆积和资料揉捏。△金属3D打印

  常用工艺:DMLS(直接金属激光烧结)、SLM(挑选性激光熔化)和EBM(电子束熔化)。

  描绘:运用PBF熔化技能出产的金属零件可以削减剩余应力和内部缺陷,成为航空航天和汽车工业中严苛运用的抱负挑选。

  直接金属激光烧结(DMLS):可用于简直任何金属合金构建物体。直接金属激光烧结在要打印的外表上分布一层十分薄的金属粉末。激光缓慢而稳定地穿过外表以烧结这种粉末,金属内部颗粒交融在一起,即便没有被加热到彻底熔化状况。然后施加并烧结额定的粉末层,然后一次“打印”物体的一个横截面。打印完结后,物领会渐渐冷却,剩余的粉末可以从构建室中收回并循环运用。DMLS的首要长处是它出产的物体没有残留应力和内部缺陷,这关于高应力下的金属部件(例如航空航天或汽车零件)极为重要,而首要缺陷是十分贵重。

  挑选性激光熔化(SLM):运用高功率激光将每一层金属粉末彻底熔化,而不仅仅是烧结,这样产生的打印物体十分细密和巩固。现在,这项工艺只能用于某些金属,例如不锈钢、工具钢、钛、钴铬合金和铝。SLM制作进程中呈现的高温梯度也会导致终究产品内部呈现应力和错位,然后危害物理性能。

  电子束熔化(EBM):与挑选性激光熔化十分类似,可以生成细密的金属结构。这两种技能的差异在于EBM运用电子束而不是激光来熔化金属粉末。现在,电子束熔化只能用于有限数量的金属。虽然也可以运用钴铬合金,但钛合金仍是这种工艺的首要原资料。这项技能首要用于制作航空航天工业的零件。

  技能长处:可以高精度制作简直任何几许形状。运用金属规模广泛,包含最轻的钛合金和最巩固的镍高温合金,这些都是传统制作技能难以加工的。机械性能可以比肩铸造金属,可以像传统制作金属零件相同进行机械加工、涂层和处理。

  技能缺陷:资料、机械和操作本钱高。零件有必要通过支撑结构(以避免翘曲)连接到构建板上,这会产生废料并需求手动后处理移除。构建尺度有限,而且金属粉末处理具有危险性,需求严厉的进程操控。△PBF粉末床熔化

  描绘:这项技能运用喷墨将一种粘合剂挑选性滴在平整的粉末床上。接纳液滴的区域将被固化,其他粉末坚持松懈。逐层进行以上进程,直到生成整个目标。运用这项工艺可以处理金属、沙子、陶瓷等资料。因为金属粘合剂喷发机在室温下运转,不会产生翘曲且不需求支撑。因而,粘合剂喷发机可以比粉末床交融机大得多,而且可以堆叠物体,充分运用整个构建室,是小批量出产和按需制作的盛行挑选。

  技能长处:可以大体积打印,零件不需求连接到构建板上,因而可以嵌套以运用一切可用的构建体积。对几许体约束较少,一般不需求支撑。不会产生翘曲,因而可以制作更大的零件。打印速度十分快,比粉末床熔融金属打印本钱更低。

  技能缺陷:部件在打印后有必要通过耗时的脱脂和炉烧结进程,机器和资料本钱高。孔隙率高于粉末床熔合,因而机械性能不那么好,且可选资料较少。△粘合剂喷发3D打印机

  常用工艺:DED(直接金属堆积)、WAAM(电弧增材制作)、LMD(激光资料堆积)

  描绘:这种办法通过揉捏金属,无论是金属粉末仍是金属丝,然后当即遭到高能量的碰击(可以通过等离子弧、激光或电子束完结熔化)。能量熔化金属,熔池当即下降到3D空间,通过机械臂进行方位操作。它与焊接十分类似,因而首要运用之一是修正现有金属零件并增加零件的功能性。

  技能长处:金属丝是最实惠的金属3D打印资料方式,有些机器乃至可以运用两种不同的金属粉末来制作合金和资料梯度。5轴和6轴运动可以在不运用支撑资料的情况下出产模型。可以修正损坏的金属部件并增加新组件。构建体积大,资料运用高效,零件密度高,机械性能好,打印速度快。

  技能缺陷:零件外表质量较差,一般需求机加工和精加工,小细节很难或不可能完结。机械和操作本钱高。△激光金属堆积(LMD)

  描绘:这项技能专为使廉价金属3D打印而创立,可用于中小型企业。规划作业室、机械车间和小型制作商运用金属资料揉捏机来迭代规划、创立夹具和固定装置,并完结小批量出产。范畴的最新开展是金属丝,可在大多数桌面FDM3D打印机中运用,使简直每个人都可以运用金属3D打印。金属资料揉捏的作业原理:

  技能缺陷:零件有必要通过与粘合剂喷发零件相同的脱脂和烧结进程。需求对几许形状和支撑进行更多约束以避免翘曲,且零件具有高孔隙率,无法到达铸造金属相同的机械性能。零件不像运用PBF或DED那样细密,而且炉内缩短不太精确。△Markforged Metal X 3D打印机的样品零件 [图片来历:Markforged]

  焦耳打印(Joule Printing):Digital Alloys的焦耳打印看起来很像DED,但金属丝是运用电流熔化,而不是用电弧或光束加热。这使得打印速度更快,现在现已证明每小时可打印多达2公斤的钛。

  电化学堆积(Electrochemical Deposition):Exaddon的CERES纳米级金属3D打印机,可以运用电化学堆积制作比人类头发宽度还小的金属物体。

  DLP金属打印(DLP metal printing):ADMATEC和Prodways供给金属DLP打印。类似于金属资料挤出,金属粉末与光聚合物树脂混合,3D打印部件有必要通过相同的脱脂和烧结进程,就像金属资料揉捏办法相同。

  冷喷涂金属打印(Cold Spray Metal Printing):冷喷涂金属打印开始被美国宇航局用于太空中制作金属物体。首要特点是快(每小时6公斤的铝或铜),缺陷是不是那么精确。澳大利亚公司Titomic和SPEE3D是这项技能的领跑者。

  超声波固结(UAM):运用声响将薄薄的金属箔层粘合在一起,在粘合下一层箔之前加工掉每一层的剩余部分,因而它是增材制作和减材制作的结合。Fabrisonic的 SonicLayer 3D 打印机系列运用了这项技能。

  激光工程净成型(LENS):是一种根据激光的办法,需求一个十分可控的环境。这种工艺需求一个密封室,一般运用氩气铲除氧气,使氧化水平尽可能低。LENS激光器的功率规模从500W到4kW。可用于加工钛、不锈钢和铬镍铁合金。虽然保护无氧室存在困难,但LENS为用户供给了更好的精确度和操控。

  电子束自在方式制作(EBF3):开始由NASA开发,是一种首要用于航空航天工业的办法。这种办法可以在不糟蹋任何资料的情况下制作出杂乱几许形状,而且可以创造出轻量级形状以促进燃料节省。△Digital Alloys的焦耳3D打印工艺 [图片来历:Digital Alloys]