3d打印中5種金屬3D打印技術(shù)原理,隨著科技發(fā)展及推廣應(yīng)用的需求,利用快速成型直接制造金屬功能零件成為了快速成型主要的發(fā)展方向。目前可用于直接制造金屬功能零件的主要金屬3D打印工藝有:包括選擇性激光燒結(jié)技術(shù)、直接金屬粉末激光燒結(jié)、選擇性激光熔化技術(shù)、激光近凈成形技術(shù)和電子束選擇性熔化技術(shù)等。
一、選擇性激光燒結(jié)(SLS)
選擇性激光燒結(jié),顧名思義,所采用的冶金機制為液相燒結(jié)機制,成形過程中粉體材料發(fā)生部分熔化,粉體顆粒保留其固相核心,并通過后續(xù)的固相顆粒重排、液相凝固粘接實現(xiàn)粉體致密化。
二、選擇性激光熔化(SLM)
SLM技術(shù)是在SLS基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,二者的基本原理類似。SLM技術(shù)需要使金屬粉末完全熔化,直接成型金屬件,因此需要高功率密度激光器激光束開始掃描前,水平鋪粉輥先把金屬粉末平鋪到加工室的基板上,然后激光束將按當(dāng)前層的輪廓信息選擇性地熔化基板上的粉末,加工出當(dāng)前層的輪廓,然后可升降系統(tǒng)下降一個圖層厚度的距離,滾動鋪粉輥再在已加工好的當(dāng)前層上鋪金屬粉末,設(shè)備調(diào)入下一圖層進行加工,如此層層加工,直到整個零件加工完畢。整個加工過程在抽真空或通有氣體保護的加工室中進行,以避免金屬在高溫下與其他氣體發(fā)生反應(yīng)。
三、電子束選擇性熔化(EBSM)原理
類似激光選擇性燒結(jié)和激光選擇性熔化工藝,電子束選擇性熔化技術(shù)(EBSM)是一種采用高能高速的電子束選擇性地轟擊金屬粉末,從而使得粉末材料熔化成形的快速制造技術(shù)。EBSM技術(shù)的工藝過程為:先在鋪粉平面上鋪展一層粉末;然后,電子束在計算機的控制下按照截面輪廓的信息進行有選擇的熔化,金屬粉末在電子束的轟擊下被熔化在一起,并與下面已成形的部分粘接,層層堆積,直至整個零件全部熔化完成;最后,去除多余的粉末便得到所需的三維產(chǎn)品。上位機的實時掃描信號經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換及功率放大后傳遞給偏轉(zhuǎn)線圈,電子束在對應(yīng)的偏轉(zhuǎn)電壓產(chǎn)生的磁場作用下偏轉(zhuǎn),達到選擇性熔化。經(jīng)過十幾年的研究發(fā)現(xiàn)對于一些工藝參數(shù)如電子束電流、聚焦電流、作用時間、粉末厚度、加速電壓、掃描方式進行正交實驗。作用時間對成型影響最大。
四、激光熔覆式成型技術(shù)(LMD)
激光熔化沉積(Laser Metal Deposition,LMD)于上世紀(jì)90年代由美國Sandia國家實驗室首次提出,隨后在全世界很多地方相繼發(fā)展起來,由于許多大學(xué)和機構(gòu)是分別獨立進行研究的,因此這一技術(shù)的名稱繁多,雖然名字不盡相同,但是他們的原理基本相同,成型過程中,通過噴嘴將粉末聚集到工作平面上,同時激光束也聚集到該點,將粉光作用點重合,通過工作臺或噴嘴移動,獲得堆積的熔覆實體。
五、直接金屬粉末激光燒結(jié)(DMLS)
SLS制造金屬零部件,通常有兩種方法,其一為間接法,即聚合物覆膜金屬粉末的SLS;其二為直接法,即直接金屬粉末激光燒結(jié)(DirectMetalLaserSintering, DMLS)。自從1991年金屬粉末直接激光燒結(jié)研究在Leuvne的Chatofci大學(xué)開展以來,利用SLS工藝直接燒結(jié)金屬粉末成形三維零部件是快速原型制造的最終目標(biāo)之一。與間接SLS技術(shù)相比,DMLS工藝最主要的優(yōu)點是取消了昂貴且費時的預(yù)處理和后處理工藝步驟。

根據(jù)3D打印材料的種類,金屬消耗品的比例為39.4%,低于塑料(46.5%)。金屬打印產(chǎn)業(yè)化處于快速發(fā)展的階段,設(shè)備的發(fā)展于材料消耗的增加。非金屬3D打印通常使用塑料和樹脂材料,而金屬3D打印通常使用各種合金粉末和金屬絲。與傳統(tǒng)的制造方式相比,非金屬3D打印的優(yōu)點主要在于其非造型性和可定制性,但受材料性能的限制,主要用于樣品和模具的生產(chǎn),數(shù)量和價格很難獲得。除了非造型和可定制的金屬三維打印的優(yōu)點外,與傳統(tǒng)的金屬加工技術(shù)相比,打印效率和打印質(zhì)量得到了顯著提高,甚至可以完成傳統(tǒng)工藝無法制造的高復(fù)雜性、高精度零件的打印,具有較大的開發(fā)潛力。
3D打印材料是3D打印產(chǎn)業(yè)中不可缺少的金屬材料,具有巨大的發(fā)展?jié)摿?br>

3D打印模型又稱三維手板,是一種累積制造技術(shù),即快速成形技術(shù)的一種機器,它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運用特殊蠟材、粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過打印一層層的粘合材料來制造三維的物體。現(xiàn)階段三維打印機被用來制造產(chǎn)品。逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印機的原理是把數(shù)據(jù)和原料放進3D打印機中,機器會按照程序把產(chǎn)品一層層造出來。
3D打印機堆疊薄層的形式有多種多樣。3D打印機與傳統(tǒng)打印機最大的區(qū)別在于它使用的 ;墨水;是實實在在的原材料,堆疊薄層的形式有多種多樣,可用于打印的介質(zhì)種類多樣,從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類物質(zhì)。有些打印機還能結(jié)合不同介質(zhì),令打印出來的物體一頭堅硬而另 一頭柔軟。
1、有些3D打印機使用 ;噴墨 ;的方式。即使用打印機噴頭將一層極薄的液態(tài)塑料物質(zhì) 噴涂在鑄模托盤上,此涂層然后被置于紫外線下進行處理。之后鑄模托盤下降極小的距離,以供下一層堆疊上來。
2、還有的使用一種叫做 ;熔積成型 ;的技術(shù),整個流程是在噴頭內(nèi)熔化塑料,然后通過沉積塑料纖維的方式才形成薄層。
3、還有一些系統(tǒng)使用一種叫做 ;激光燒結(jié) ;的技術(shù),以粉末微粒作為打印介質(zhì)。粉末微粒被噴撒在鑄模托盤上形成一層極薄的粉末層,熔鑄成指定形狀,然后由噴出的液態(tài)粘合劑進行固化。
4、有的則是利用真空中的電子流熔化粉末微粒,當(dāng)遇到包含孔洞及懸臂這樣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)時,介質(zhì)中就需要加入凝膠劑或其他物質(zhì)以提供支撐或用來占據(jù)空間。這部分粉末不會被熔鑄,最后只需用水或氣流沖洗掉支撐物便可形成孔隙。
打印一個機器人、打印玩具車,打印各種模型,甚至是食物等等。之所以通俗地稱其為 ;打印機 ;是參照了普通打印機的技術(shù)原理,因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似。這項打印技術(shù)稱為3D立體打印技術(shù)。3D打印存在著許多不同的技術(shù)。它們的不同之處在于以可用的材料的方式,并以不同層構(gòu)建創(chuàng)建部件。 3D打印常用材料有尼龍玻纖、耐用性尼龍材料、石膏材料、鋁材料、鈦合金、不銹鋼、鍍銀、鍍金、橡膠類材料。

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