金属3D打印技术,变革性新型技术

金属3D打印技术,变革性新型技术

2020-11-03 11:43:19 7

在人们对新型功能材料的光鲜特性争论不休的情况下,其制备工艺常常被忽视,甚至被冷落为一种技术依据,因而对其研究还不够深入。3D打印技术在制备新型金属材料方面同样面临着同样的问题,本文用笔墨的思维,对3D打印相关的制造技术进行了阐述。

金属三维打印技术在满足结构强度方面具有独特的优势,受到业界的广泛关注。利用激光束、电子束、等离子束等高密度能量束作为热源,用熔融的金属粉末进行零件的加工和制造。金属材料三维打印技术的主流方法有选区激光熔融、电子束熔体、激光近净成形等。

近几年来,金属3D打印在工业应用和个人消费领域都有很大的发展。有30,000多名欧洲病人使用3D打印的钛骨头,一家美国医院甚至用3D打印的头盖骨取代了患者75%的受损骨骼。

2017年3月,在13000转/分钟和1250°C条件下,德国西门子公司生产的涡轮叶片通过了全负荷试验,成为增材制造领域的一项重大突破,并因此荣获美国机械工程师协会新兴技术奖。

在航空航天、武器装备、医疗保健等高端制造领域,金属3D打印技术有着广阔的应用前景和优越性,可以实现从原型设计到最终用户产品的转变。预期未来十年内,金属3D打印技术将不断创新,逐步开始引领制造业的发展。

金属材料的3D打印技术是整个3D打印系统中最具发展潜力的前沿技术之一,是3D打印技术发展的一个重要标志,也是未来3D打印发展的一个重要方向。

金属材料三维打印技术是利用激光光束、电子束、等离子束等高密度能量作为热源,将金属粉末熔融后,用于金属零件的加工制造。

当前,应用于金属3D打印技术的方法主要有:选区激光烧结(SelectiveLaserSintering,SLS)、选区激光熔融法(SelectiveLaserMelting,SLM)、电子束溶化(ElectronBeamSelectiveMelting,EBSM)、激光近净成形(LaserEngineeredNetShaping,LENS)等。所选的激光熔融,是指高能量激光器,可熔融多种金属粉末,如钛合金、铝合金、不锈钢、高温合金、镁合金等金属粉末材料。

这类3D打印技术在制造自由度、原材料利用率等方面具有明显优势,特别是适合于小批量定制生产。

近几年来,工业应用和个人消费市场都有了很大的发展,工业应用下游产业不断扩大,直接零部件制造业所占的比重逐年上升。随着欧洲有超过30,000例患者使用3D打印钛合金骨骼,美国一家医院甚至用3D打印的头盖骨取代了患者多达75%的受损骨骼,医疗器械定制化需求日益增长。

航空航天装备制造是3D打印最有发展前景的应用领域之一。金属三维打印技术在航空航天、武器装备、医疗等高端制造领域有着广阔的应用前景和优势,可用于复杂和高性能金属零件的直接成形,并正在从原型设计向最终用户产品生产转变。

预期未来十年内,金属3D打印技术将不断创新,逐步开始引领制造业的发展。越来越多的特殊金属生产商和金属集束制造商认识到,增材制造3D打印可以帮助他们在为客户提供最大限度的定制解决方案的同时降低成本。增材制造技术已经发展了30年,但是从2010年开始,金属制造商才逐渐开始选择这一技术。由于金属在应用上超过了聚合物,因此金属工业的发展是这一转变的主要推动力量。

比如,卡朋特已开始在航空航天市场生产高强度低氧钛粉,而必然锐航空系统公司与NorskTitaniumAS公司合作生产用于商业航空航天的3D打印钛零件,通用电气宣布正在研发世界上最大的激光3D打印机,使用金属粉末打印零件,新产品将用于航空航天、汽车、发电、石油和天然气工业。


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标签: 金属3D打印
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