1.4 三維打印(3D Printing,3DP)技術
3DP工藝采用液態粘結劑,通過噴嘴將液態粘結劑噴在鋪于工作臺上的粉末層上,噴有粘結劑的區域凝固后就將金屬粉末粘結到了一起。成形件也不是真正意義上的“純”金屬零件,“綠件”的致密度大約為60%,圖2為3DP工藝的原理圖。

3DP工藝與SLS工藝類似,是采用粉末材料(陶瓷粉末,金屬粉末等)通過噴嘴用粘接劑(如硅膠)將零件的截面“印刷”在材料粉末上面成形,而不是通過燒結連接起來的。因而零件強度較低,須后處理。3DP 技術可以通過減小粉末直徑、減小粉末層厚度等方式來提高成形精度,其制件精度也很高。成形件需要采取與間接SLS 相似的后處理工藝來提高致密度,成形件也多用于注塑模具等低載荷的場合。由于沒有采用激光等昂貴的設備,使設備的成本遠低于與其他采用激光、電子束等的金屬成形設備。
1.5 電子束熔融(Electron Beam Melting EBM)技術
EBM技術原理為:在真空環境中,采用電子束焊接工藝熔化金屬絲材或金屬粉末材料,然后按照設定的路徑逐層堆積而成形出金屬制件。可用于電子束自由成形的材料廣泛,如工具鋼、鈦合金、鎳合金,甚至耐火的鉬合金等導電金屬材料都可用于電子束沉積成形。電子束還可用于對光能具有較高反射作用的金屬沉積成形:如在室溫下,Ti-6Al-4V材料對激光反射較為嚴重,采用激光燒結工藝,能量利用率很低,而此材料對電子束的反射率只有10%左右,具有較高的能量利用率。
但電子束沉積需要具有較高真空度的真空環境,設備的成本昂貴;且電子束在沉積過程中會伴隨伽瑪射線的發射,如果裝置設計不合理會造成射線的泄露,導致環境的污染。另外,電子束只能沉積導電材料,不能沉積塑料、陶瓷等不導電材料。
1.6 不同金屬3D打印增材制造技術對比分析
表2為金屬3D打印增材制造方式的對比,可以看出沒有一種技術可以同時滿足精度高、力學性能優異、成本低的要求。各工藝優缺點明顯,應用領域顯著不同。

2 結束語
金屬3D打印增材制造技術的這些特點順應了現代制造業快速化、個性化、柔性化發展的需求,因此,對采用直接金屬3D 打印的研究成為了AM研究的熱點,已經在電力、生物、醫療、航空等制造領域得到了廣泛的應用,并顯示出了非常好的應用前景。
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