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主流金属3D打印原理图

晨怡热管 网络 2019/2/11 7:14:26

近些年来,3D打印技术格外火热,也在逐渐改变着我们的生活,在工业、服装、建筑、汽车、航空、医疗等领域都有着很深入的应用。

在我们工业领域当中,金属3D打印可以说是先进制造发展的一个重要方向,也是3D打印技术体系中非常有潜力的技术。想必很多人都好奇,3D打印是如何将金属打印出来变成实物?需要经历怎样的一个过程?

现在主流的金属3D打印有五种:纳米颗粒喷射金属成型(NPJ)、选区激光烧结(SLS)、选区激光熔化(SLM)、激光近净成型(LENS)和电子束熔炼(EBM)技术。

纳米颗粒喷射金属成型(NPJ)

2016年,来自以色列的公司Xjet展示了其公司最新研发的纳米粒喷射(NanoParticle Jetting)金属3D打印技术,这项技术采用的原理和材料都不同于以往的3D打印技术,是利用3D打印机喷射纳米液态金属墨,然后沉淀成型,完成后,加热蒸发掉多余的金属液体。

NPJ技术设备工作过程:

金属颗粒细化

金属颗粒分布在液滴中

液滴喷射成型过程

液相排出过程

烧结后的制件

据了解,这种金属3D打印速度要比普通激光打印快5倍,极大的提升了效率,并且可以减少材料浪费,节省成本,几乎可以实现任何的复杂形状。

选区激光烧结(SLS)选区激光烧结SLS技术是出现最早的金属3D打印技术,其原理是使用激光束来扫描已铺好的零件粉末,使其温度升到熔化点烧结成型,然后充分冷却形成实体模型。

SLS塑料制备工作图:

模型分层切片

激光烧结

制件的取出

后期处理

SLS技术是现在金属3D打印技术非常热门的一个发展方向,它的制造工艺简单,不需要其他的结构来支撑,并且材料的利用率相当高。

选区激光熔化(SLM)

选区激光熔化成型技术是当前金属3D打印中最为普遍的一种技术,首先利用专业软件对需要打印的零件三围数模进行扫描切片分成,得到数据之后,使用高能激光束对获得的轮廓数据逐层选择性的熔化金属粉末,然后逐层铺所需要的金属粉末,制造出三围实体零件。

SLM技术3D金属打印零件处理:

取出制件

取出支撑

后期处理

该技术具有高精度、表面质量优异等特点,极大了节省了材料和削加工的成本,降低了20%-40%的制造成本,并且还极大的缩短了生产周期。激光近净成型(LENS)LENS技术,不同的研究机构有不同的名称,一般包括(LMD、DMD、DLF、LRF等),是利用激光在沉积区域产生熔池并高速移动,材料以粉末或丝状直接送入高温熔区,熔化后逐层沉积形成三维物体零件。

LENS技术工作图:

同轴送粉

构建过程

LENS技术可以实现金属零件的无模制造,节约成本,缩短生产周期。同时该技术解决了复杂曲面零部件在传统制造工艺中存在的切削加工困难、材料去除量大、刀具磨损严重等一系列问题。

电子束熔炼(EBM)

电子束熔炼技术由瑞典Arcam公司最早研发使用的,其原理是使用电子枪发射电子束经偏转聚焦后在焦点所产生的高密度能量,使被扫描到的金属粉末层在局部微小区域产生高温,导致金属微粒熔融。电子束连续扫描将使一个个微小的金属熔池相互融合并凝固,连接后形成线状和面状金属层。

EBM技术工作图:

整体预热

成型过程

熔化过程中粉末的变化

电子束的能量转换效率远高于激光,材料熔化更快,因此物体成型速度也快。EBM和真空技术相结合,可以跟好的提升效率及材料的性能。

责任编辑: banye 参与评论
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