不同金屬3D打印增材制造技術對比分析

劉永利

[摘? ? ? ? ? ?要]? 近幾年，隨著科技水平的不斷進步和發(fā)展，3D打印增材制造技術已經(jīng)逐步應用到社會的各個領域;同時伴隨著這項技術的發(fā)展，不同增材材料種類的技術也存在很多不同，各自都有各自的特點和分類的方式。主要圍繞不同金屬打印增材制造技術的優(yōu)勢進行分析，并且結(jié)合不同金屬材料在進行打印增材之間進行對比分析，借此來幫助這項技術能夠得到更好的發(fā)展，同時也使這項打印增材制造技術能夠更加優(yōu)化。

[關? ? 鍵? ?詞]? 不同金屬;3D打印;增材制造技術

[中圖分類號]? TH16? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）09-0118-02

3D打印增材制造技術的不斷發(fā)展，為社會各個領域的發(fā)展奠定了技術的基礎。然而對于這項技術在實際的應用環(huán)節(jié)，就需要對其進行科學的分析，尋找不同金屬材料中對增材制造技術存在的優(yōu)勢。同時對于在不同金屬中的3D打印增材制造技術進行詳細的分析，結(jié)合實際的檢驗與理論相結(jié)合，使這項技術能夠更加優(yōu)化，并且也可以提高這項技術的優(yōu)勢，使其更好地滿足社會的需求。

一、金屬3D打印增材制造技術優(yōu)勢分析

金屬3D打印增材制造技術的出現(xiàn)，顛覆了傳統(tǒng)的減材制造技術的局限性，因為這項技術主要依靠計算機信息技術發(fā)展的優(yōu)勢，首先把需要的零件通過三維成型的方式在計算機中分析制造出來，不僅提高了零件加工的效率，對零件的數(shù)據(jù)的正確性也有一定的提高。而在現(xiàn)實的制造中，經(jīng)常遇到很多不同的金屬材料，這時候就能夠充分地體現(xiàn)出這項技術的優(yōu)勢，通過對在設計時和制造中將相關的技術進行及時的優(yōu)化，可以有效減少零件在制造過程中產(chǎn)生的成本。同時，對于金屬3D打印增材制造技術來說，它可以在制造的同時執(zhí)行多種不同的操作，減少了傳統(tǒng)單一操作的劣勢，減少了制造零件的時間，提高了零件的生產(chǎn)效率;可以及時匹配出不同零件所需的材質(zhì)，并對于相對復雜的零部件的性能進行變更，使之能夠更加符合生產(chǎn)流程。

二、3D打印增材制造技術現(xiàn)狀

近年來，隨著我國的經(jīng)濟水平不斷上升，我國對于增材制造技術的應用也取得了快速的發(fā)展。而增材制造技術的快速發(fā)展離不開低成本的3D打印設備的廣泛應用和金屬零件的直接制造技術在工業(yè)中的應用?？v觀這項技術的研究發(fā)展歷史可以看到，隨著我國對這方面的技術應用越來越多，到目前為止，一部分技術已經(jīng)可以和世界領先國家擁有競爭性。美中不足的是對于這項技術中的一些關鍵器件，成形材料、智能化應用方面相比國外來說還存在很多不足。近年來，隨著我國不斷地對這項技術的廣泛應用和研究的不斷深入，這項技術在我國政策的推動下，也逐漸開始著重研究屬于我們自己的相關技術，很多高校、科研機構(gòu)、社會企業(yè)也不斷加入3D打印增材制造技術中來，使這項技術得到了快速的發(fā)展。對于這項技術在實際的發(fā)展中，很多關鍵的技術都存在著不足和優(yōu)勢，在下文中，就對不同金屬3D打印增材制造技術中的幾種常見技術進行簡要分析。

三、不同金屬3D打印增材制造技術對比分析

（一）選擇性激光燒結(jié)成形技術

對于不同的金屬3D打印增材制造技術來說都存在多種變化的特點。選擇性激光燒結(jié)成形技術，應用在金屬材料為粉末時，就可以很好地發(fā)揮激光的優(yōu)勢性。當粉末狀的材料放置在機器中時，選擇性激光燒結(jié)成形技術首先就對金屬粉末的表面進行掃描處理，當掃描完成之后，還可以根據(jù)工作平面的實際情況自動進行選擇性的燒結(jié);在燒結(jié)的過程中，按照從上到下的順序依次對金屬粉末進行掃描處理，進而提升零件的生產(chǎn)效率。同時，對于選擇性激光燒結(jié)成形技術來說，它還可以在對金屬粉末進行工作時對其他的金屬材料進行同步加工，一直到該金屬材料能達到預期的工藝要求。但是對于選擇性激光燒結(jié)成形技術來說，其中還存在著一定的不足之處，在對金屬粉末進行制作時，因為金屬材料形狀的因素，導致零件在制作的時候表面的質(zhì)量較差，零件相關的力學性能不好;所以針對這樣的情況，就應該對現(xiàn)有的選擇性激光燒結(jié)成形技術進行優(yōu)化，使之能夠更好地滿足市場的需求。

（二）選區(qū)激光熔化技術

選區(qū)激光熔化技術是在3D打印增材制造技術中使用最為廣泛的一種，選區(qū)激光熔化技術擁有很多的優(yōu)勢，但是對不銹鋼的增材材料最為適用，所以對選區(qū)激光熔化技術來說，一般都是適用在不銹鋼及工具鋼中。選擇這種技術對金屬進行生產(chǎn)，就必須由專業(yè)的人士進行操作，因為這種技術本身就具有很高的專業(yè)性，所以對相關的技術人員配置要求也是比較高的。選區(qū)激光熔化技術在對零件進行制造時，零件的成型準確度能夠達到很好的要求，所要求的尺寸精度也能符合實際的要求。通過選區(qū)激光熔化技術的優(yōu)勢可以將相關的零件熔化成工藝標準的需要，并且在制造的過程中不斷完善自身工藝結(jié)構(gòu)。同時為了能夠更好地提升選區(qū)激光熔化技術的機械性能，在對不銹鋼、工具鋼材料進行制造時，可以增加材料中的抗拉強度、硬度等，提高材料制造出來后的各項能力。

（三）激光熔敷沉淀技術

激光熔敷沉淀技術可以在不同金屬材料的3D打印增材制造技術中發(fā)揮很大的優(yōu)勢，對于該技術的應用面也很廣泛，基本上大多數(shù)的不同金屬材料都可以得到運用。但是結(jié)合激光熔敷沉淀技術的特點，主要還是運用在鐵基合金、銅合金等金屬材料中，并且能夠很好地發(fā)揮其優(yōu)勢。激光熔敷技術在實際的制造中，可以借助其自身特有的優(yōu)勢，對硬金屬、陶瓷材料進行制作，能夠有效地解決復雜材料在制作零件時遇到的成形困難的問題;使用該技術在一定程度上可以很好地提高零件成形的速度，加快3D打印增材制造技術的效能。同時，由于激光熔敷沉淀技術的出現(xiàn)，它打破了傳統(tǒng)的焊接工藝局限性，在對不同的金屬材料進行焊接時，激光就在這里發(fā)揮了很大的優(yōu)勢，激光具有熱量穩(wěn)定、速度快的優(yōu)點，能夠在對材料進行制作時在材料的表面產(chǎn)生很多的化學反應，很好地使相關的冶金材料相互進行融合。激光溶敷沉淀技術很好地解決了傳統(tǒng)焊接過程中的速度慢、耗時長的問題，但是還是需要對在焊接完畢之后容易出現(xiàn)零件變形的問題進行解決，減少材料的損耗的問題進行解決，在技術不斷的發(fā)展中進行優(yōu)化，使之能夠更好地滿足市場的需求。

（四）三維打印技術

三維打印技術的最大特點主要是通過噴灑的方式將不同的金屬材料進行融合，也正是因為三維打印技術的特點有一定的局限性，所以一般就只能作用在小型的金屬材料中，如粉末狀的材質(zhì)。粉末狀的材質(zhì)具有分散性的特點，正好可以使用三維打印技術進行制作。對三維打印技術來說，它和選擇性激光燒結(jié)成形技術在一定程度上有著相關性，但是三維打印技術的出現(xiàn)優(yōu)化了在選擇性激光燒結(jié)成形技術的局限性;再對粉末狀的金屬材料進行制作可以很好地提高材料的強度，同時相比選擇性激光燒結(jié)成形技術一定程度上節(jié)約了工藝制作的時間。利用三維打印技術在對不同的金屬材料進行制作時，應當結(jié)合三維打印技術的相關優(yōu)勢，對粉末的直徑，粉末的厚度實際情況，在制作時進行不斷的調(diào)整，使制造出來的零件更加具有準確度，方便零件在后續(xù)的工藝中順利進行。對于三維打印技術來說，運行成本相對于其他的技術成本也較為低廉，可以很好地減少在制造過程中的成本支出。

（五）電子束熔融技術

電子束熔融技術因為自身的獨特性，一般都是作用于真空環(huán)境中，電子束熔融技術可以對很多復雜的技術材料進行熔化處理，并且還可以根據(jù)零件的不同工藝流程和實際的情況制作出符合要求的金屬零件。一般都是對鈦合金、鎳合金等一些比較耐高溫的材料進行使用，對于這一類型的材料通過電子束熔融技術可以保證金屬材料快速地成型。同時，在電子束熔融技術對不同的金屬材料進行制作時，所發(fā)生的反射率較高的金屬成型的環(huán)節(jié)中，由于高放射率的材質(zhì)對電子束熔融技術所產(chǎn)生的影響因素很小，所以在對不同的金屬材料制造時，能夠有效地提高制作過程中的材料利用率。雖然說電子束熔融技術有著很多的優(yōu)點，但是也有自身所帶來的局限性，如在真空環(huán)境中運行時，對于相關的制造設備造價太高，所以在實際的生產(chǎn)中成本就會逐漸增加;而且對于電子束熔融技術來說本身存在一定的輻射性，會對人體和周圍的環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。

四、結(jié)語

綜上所述，對于不同金屬材料對3D打印增材制造技術中都存在著不同的優(yōu)勢和局限性，通過對3D打印增材制造技術中幾種常見的技術進行分析，可以看出來3D打印增材制造技術已經(jīng)逐漸運用到社會的各個領域。同時，對于3D打印增材制造技術在不同金屬制造中的技術分析，能夠明顯地看到很多的技術都存在著不同的缺點，這就需要在實際中不斷地對這項技術進行更新，使之能夠滿足市場的需要。

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◎編輯 曾彥慧