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金屬3D打印技術(shù)小盤(pán)點(diǎn)

魔猴君  知識(shí)堂   4178天前

人氣 5485
金屬3D打印3D打印金屬是近年來(lái)發(fā)展很快的一個(gè)方向,也是各國(guó)都樂(lè)意花大力氣扶持的一個(gè)方向。目前,不少金屬3D打印機(jī)都已經(jīng)能生產(chǎn)非常堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)件,應(yīng)力件和功能件,成為3D打印家族中最有可能用于直接生產(chǎn)的技術(shù),應(yīng)用領(lǐng)域也可遍及航空航天,醫(yī)療保健,儀器制造,電子行業(yè)等等。下面方片3就稍稍盤(pán)點(diǎn)一下那些神奇的金屬3D打印機(jī)們。

1. SLM, SLS和DMLS技術(shù)

這三個(gè)技術(shù)只是專(zhuān)利名稱和技術(shù)細(xì)節(jié)上各有不同
,從原理上講卻都大同小異。大體上都是指將粉末狀的材料(通常是金屬材料)鋪一層在工作臺(tái)上,并加溫至材料略低于熔點(diǎn),然后用高能激光束將金屬粉末熔化并與上一層融合成一個(gè)實(shí)心整體,而未被掃描到的粉未材料仍呈粉狀作為工件的支撐,一層掃描完成之后,工作臺(tái)下降一個(gè)層高,再鋪下一層粉末,重復(fù)上述過(guò)程一層層累積直至完成三維成型。


? 選擇性激光熔融(SLM)技術(shù)

SLM技術(shù)由德國(guó)夫瑯和費(fèi)學(xué)院于1995年與當(dāng)時(shí)的F&S Stereolithographietechnik公司合作研發(fā)并申請(qǐng)獲得相關(guān)專(zhuān)利。2000年早期F&S與德國(guó)MCP HEK公司(后來(lái)稱為MTT科技公司,又改為SLM Solutions公司)達(dá)成商業(yè)合作。如今,SLM技術(shù)的創(chuàng)始人Dieter Schwarze博士在SLM Solutions公司,而Matthias Fockele博士則創(chuàng)立了Realizer公司。
SLM Solutions公司的SLM500Realizer的SLM250
SLM Solutins公司出品的SLM500機(jī)型                 Realizer公司出品的SLM250機(jī)型

3D Systems的sPro2503D Systems公司也出品了采用SLM技術(shù)的金屬3D打印機(jī):sPro 125和250。3D Systems 公司稱它們?yōu)橹苯咏饘龠x擇性激光熔融(Direct Metal SLM)。它們能生產(chǎn)高精度,高復(fù)雜度的金屬零件。打印層厚可達(dá)20微米,可打印的金屬包括鈦,不銹鋼,鈷鉻合金,工具鋼等,所以能夠應(yīng)用在航空領(lǐng)域(比如帶冷卻倉(cāng)的超高效散熱片的一體化打印),以及醫(yī)療保健領(lǐng)域(比如超復(fù)雜形狀的金屬下顎)等等。
 
? 選擇性激光燒結(jié)(SLS)技術(shù)
3DSystems的sPro60

SLS技術(shù)由美國(guó)德克薩斯州立大學(xué)的Carl Deckard博士和Joe Beaman 博士于上世紀(jì)八十年代中期研發(fā)。后來(lái)他們倆成立了DTM公司專(zhuān)門(mén)研發(fā)SLS機(jī)器,2001年DTM公司被3D Systems公司收購(gòu)。因此SLS技術(shù)的代表機(jī)型當(dāng)之無(wú)愧的是3D Systems公司的sPro 60SD,60HD,140和230四款機(jī)型。



 
? 直接金屬激光燒結(jié)(DMLS)技術(shù)
EOSINT 280機(jī)型
DMLS技術(shù)由德國(guó)EOS公司開(kāi)發(fā),與SLS和SLM技術(shù)原理非常類(lèi)似 。EOS公司出品的EOSINT M 系列機(jī)型也非常類(lèi)似3D Systems 公司的 sPro 系列機(jī)型。M系列能打印鋁,鈷鉻合金,鈦,鎳合金和鋼。

 
下面這個(gè)視頻就是采用DMLS技術(shù)的EOSINT M270的打印過(guò)程演示視頻,主要演示金屬粉末式如何被激光加熱,熔融成為設(shè)計(jì)工件的其中一層的:


 
#p#副標(biāo)題#e#
2. 來(lái)自Arcam公司的電子束熔融(EBM)技術(shù)
Arcam Q10機(jī)型
EBM技術(shù)由來(lái)自瑞士的Arcam AB公司研發(fā),于SLS,SLM和DMLS技術(shù)不同的是,EBM不是用激光,而是在一個(gè)高度真空的打印腔中采用電子束來(lái)完成對(duì)金屬粉末的熔融。由于打印過(guò)程在真空中進(jìn)行,EBM技術(shù)更適合打印那些易氧化或或易于和空氣中某些元素進(jìn)行反應(yīng)的金屬,比如鈦。另外,EBM采用純凈的合金粉末作為原材料,而不需要像SLS,SLM或DMLS那樣在粉末中添加添加劑,因此無(wú)需像SLS,SLM和DMLS技術(shù)那樣在打印后附加加熱工序才能獲得打印件機(jī)械特性。

2013年3月,Arcam公司推出了Q10型3D打印機(jī),
是專(zhuān)門(mén)為其公司的假肢市場(chǎng)生產(chǎn)的機(jī)型,用來(lái)替換之前A1型。另外Arcam公司還有專(zhuān)門(mén)針對(duì)航空市場(chǎng)的A2系列機(jī)型左圖),暫無(wú)演示視頻。

#p#副標(biāo)題#e#
3. 來(lái)自ExOne公司的3D打印金屬(粉末床)技術(shù)
ExOne M-Print機(jī)型ExOne的金屬打印技術(shù)比較神秘,很多細(xì)節(jié)沒(méi)有公開(kāi)。但從打印演示視頻和結(jié)果看和以上描述的幾項(xiàng)技術(shù)差不多。經(jīng)過(guò)打印和后續(xù)處理步驟后,鋼/銅物件被“滲透”,也就是將金屬擠壓至開(kāi)孔中,因此密度能達(dá)到95%。它們能打印金,damascus patterning,等等。

以下是ExOne公司發(fā)布的金屬3D打印從設(shè)計(jì)到完成的演示視頻:



#p#副標(biāo)題#e#
4. 激光凈形制造(Laser Engineered Net Shaping, LENS)技術(shù)
Optomec Lens機(jī)型
LENS技術(shù)由西班牙Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研發(fā)。是一種將高能激光束聚焦在沉積噴頭處,從而熔化金屬粉末并通過(guò)噴頭擠出的打印過(guò)程。因此LENS技術(shù)和前面幾種金屬打印技術(shù)比較后顯得非常獨(dú)特。這項(xiàng)技術(shù)除了制作新模型,同時(shí)也善于修補(bǔ)和在已有物件上二次添加新部件,因此應(yīng)用面更加廣泛。能打印不銹鋼,殷鋼,和鈦。

采用LENS技術(shù)的代表機(jī)型是來(lái)自Optomec公司的LENS 850R,以下是它的展示視頻:




#p#副標(biāo)題#e#
5. 電子束直接制造(Electron Beam Direct Manufacturing, EBDM )技術(shù)

Sciaky金屬打印
EBDM技術(shù)是由美國(guó)Sciaky In.公司(美國(guó)Phillips Service Industries的子公司)于2009年開(kāi)發(fā)的一種新技術(shù)。與之前介紹的電子熔融術(shù)(EBM)不同,
而Sciaky公司的技術(shù)獨(dú)到之處則在于:它將打印材料直接送進(jìn)打印頭,用電子束在直接在機(jī)頭熔融并打印材料。所以EBDM技術(shù)可以說(shuō)是一滴一滴的打印金屬物品的,其物品制作的精度和質(zhì)量都非常高,更關(guān)鍵在于它基本不產(chǎn)生任何廢料,節(jié)省了大量的原材料——考慮到金屬的價(jià)格,這對(duì)降低成本有非常大的作用。

(本文作者為"fangpian3",最初發(fā)表于fangpian3.com,該網(wǎng)站現(xiàn)與魔猴網(wǎng)合并為同一網(wǎng)站)

本文提到的3D打印材料簡(jiǎn)介

具有良好的生物兼容性,適合做義齒等植入物
   
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