3D打印技術(shù)是“增材制造”的主要實(shí)現(xiàn)形式。所謂“增材制造”是指區(qū)別于傳統(tǒng)的“去除型”制造，不需要原胚和模具，直接根據(jù)計算機(jī)圖形數(shù)據(jù)，通過增加材料的方法生成任何形狀的物體，最大的優(yōu)點(diǎn)就是能簡化制造程序，縮短新品研制周期，降低開發(fā)成本和風(fēng)險。相比傳統(tǒng)制造工藝，3D打印節(jié)省原材料，用料只有原來的1/3~1/2，制造速度卻快3~4倍。  

金屬3D打印技術(shù)作為整個3D打印體系中最為前沿和最具潛力的技術(shù)，是先進(jìn)制造技術(shù)的重要發(fā)展防線。隨著科技發(fā)展及推廣應(yīng)用的需求，利用快速直接成型制造金屬功能零件成為了快速成型主要的發(fā)展方向。  

3D打印特點(diǎn)：  

精度高周期短  

可實(shí)現(xiàn)個性化  

材料的多樣性  

成本相對較低  

金屬3D打印技術(shù)  

國內(nèi)高校中，華南理工大學(xué)的研究重點(diǎn)是SLM技術(shù)，清華大學(xué)以EBSM技術(shù)為主，南京航空航天大學(xué)和華中科技大學(xué)主要研究選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)，也涉及到SLM工藝，西北工業(yè)大學(xué)深入研究了LENS工藝。  

選區(qū)激光燒結(jié)（SLS）技術(shù)采用鋪粉將一層粉末材料平鋪在已成型零件的上表面，并加熱至恰好低于該粉末燒結(jié)點(diǎn)的某一溫度，控制系統(tǒng)控制激光束按照該層的截面輪廓在粉層上掃描，使粉末的溫度升到熔化點(diǎn)，進(jìn)行燒結(jié)并與下面已成型的部分實(shí)現(xiàn)粘結(jié)。一層完成后，工作臺下降一層厚度，鋪料輥在上面鋪上一層均勻密實(shí)粉末，進(jìn)行新一層截面的燒結(jié)，直至完成整個模型。  

通過使用高能量的激光束再由3D模型數(shù)據(jù)控制來局部熔化金屬基體，同時燒結(jié)固化粉末金屬材料并自動地層層堆疊，以生成致密的幾何形狀的實(shí)體零件。這種零件制造工藝被稱為“直接金屬粉末激光燒結(jié)技術(shù)（DirectMetalLaser-Sintering）”。  

與SLS技術(shù)相比，DMLS工藝最主要的優(yōu)點(diǎn)是取消了昂貴且費(fèi)時的預(yù)處理和后處理工藝步驟。  

DMLS是金屬粉體成型，有同軸送粉和輥筒送粉兩類。同軸送粉的技術(shù)適合制造分層厚度在1mm以上物件，大型的金屬件；輥筒送粉的產(chǎn)品精細(xì)度高，適合制造小型部件，因?yàn)橹圃爝^程部件很容易熱變形  

選區(qū)激光熔化（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(jìn)行加工，如此層層加工，直到整個零件加工完畢。  

電子束選區(qū)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型的增材制造技術(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(jī)的控制下按照截面輪廓的信息進(jìn)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。  

金屬3D打印所使用的粉末一般要求純凈度高、球形度好、粒徑分布窄、氧含量低。在“2013年世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會”上，世界3D打印行業(yè)的權(quán)威專家對3D打印金屬粉末給予明確定義，即指尺寸小于1mm的金屬顆粒群。包括單一金屬粉末、合金粉末以及具有金屬性質(zhì)的某些難熔化合物粉末。  

現(xiàn)今，國內(nèi)外金屬3D打印機(jī)采用的金屬粉末一般有：工具鋼、馬氏體鋼、不銹鋼、純鈦及鈦合金、鋁合金、鎳基合金、銅基合金、鈷鉻合金等。  

更新日期：2020-03-21

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