金属3d打印工艺及优缺点
发布日期：2024-04-01
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金属3D打印是一种先进的制造技术，也被称为金属增材制造，通过逐层堆叠金属材料的方式，以创建复杂的金属零件和构件。如今，每台金属3D打印机都会使用以下的几种工艺，如金属粉末床熔化、金属粘合剂喷射、直接能量沉积等。
金属粉末床熔化（Metal Powder Bed Fusion）
利用激光或电子束按照预先设计的模型轮廓在粉末上进行熔化，形成一层固态的金属。接着，制造床下降一层，铺上新的金属粉末，重复上述过程，直到整个物体被构建出来。该技术能够制造出复杂的几何形状和内部结构，同时也能够节约材料并减少废料。
常用工艺：DMLS（直接金属激光烧结）、SLM（选择性激光熔化）、EBM（电子束熔化）
优点
1、设计自由度高
能够制造复杂的几何形状和内部结构的零件，使得设计上具有很大的灵活性。
2、材料利用率高
相比传统的切削加工，金属粉末床熔化技术可以减少材料浪费，只使用需要的材料来构建零件，材料利用率高。
3、可制造大型零件
适用于制造大型、复杂的金属零件，如航空航天领域的发动机零部件。
4、定制化生产
能够实现个性化定制生产，满足不同客户的特定需求。
缺点
1、表面质量有限
制造出来的零件表面通常需要研磨或抛光来改善表面质量。
2、制造速度较慢
金属粉末床熔化技术的制造速度较慢，需要逐层熔化金属粉末。
3、设备成本高
金属粉末床熔化技术所需的设备投资较大，包括激光设备、制造床等，成本较高。
金属粘合剂喷射（Metal Binder Jetting）
金属粘合剂喷射使用金属粉末和粘合剂的混合物，通过喷射器逐层喷射到制造床上，然后使用激光或其他热源来熔化粉末并固化粘合剂，从而逐渐构建出三维物体。这种方法相对于直接使用金属粉末的方法，可以减少成本，因为金属粉末可以与廉价的粘合剂混合使用。然而，最终制造出来的零件需要经过后续的热处理和脱脂等工艺步骤，以去除粘合剂并获得最终的金属零件。
常用工艺：MJF（多喷射熔合）、NPJ（纳米粒子喷射）
优点
1、低成本
金属粉末可以与廉价的粘合剂混合使用
2、设计自由度高
可以用于制造复杂的几何形状和内部结构的零件
3、适用范围广
适用于多种金属材料，可以满足不同行业和应用领域的需求。
缺点
1、后续处理复杂
制造出来的零件需要经过后续的热处理和脱脂等工艺步骤，以去除粘合剂并获得最终的金属零件。
2、机械性能不稳定
由于粘合剂的存在，制造出来的零件可能存在机械性能不稳定的问题，需要对材料性能进行严格的控制和测试。
3、表面粗糙
表面粗糙度通常较高，可能需要额外的表面处理工艺来满足特定的要求。
直接能量沉积（Direct Energy Deposition）
激光或电子束在工件表面逐层扫描，同时通过供给金属材料，使得金属材料熔化并与工件表面融合，从而构建出所需的结构。这种方法可用于修复、涂覆或制造全新的金属零件。
常用工艺：DED（直接金属沉积）、WAAM（电弧增材制造）、LMD（激光材料沉积）
优点
构建体积大，材料使用高效，零件密度高，机械性能好，打印速度快
缺点
零件表面质量较差，通常需要机加工和精加工，小细节很难或不可能实现;机械和操作成本高。
其他金属3D打印工艺
除了以上工艺，还包括FDM（熔融沉积建模）、FFF（熔丝制造）、液态金属增材制造、DLP金属打印、电化学沉积、激光工程净成型（LENS）等一些列打印工艺。
根据不同应用场景、选择合适的制造工艺，进行权衡，以确定是否适合特定的制造需求。
