3 SLM應(yīng)用
SLM材料
SLM技術(shù)中使用的粉末材料可分為三類：混合粉末、合金粉末和元素金屬粉末。
一、混合粉末。混合粉末由一定比例的不同粉末組成?，F(xiàn)有的研究表明，成形密度和均勻性對SLM成形零件的力學(xué)性能有影響，但混合粉末的密度目前仍需提高。
二。預(yù)合金粉末。按成分可分為鎳基、鈷基、鈦基、鐵基、鎢基、銅基等.結(jié)果表明，采用預(yù)合金粉末材料制備的零件密度可達(dá)95%以上。
三。金屬粉末。一般來說，一次金屬粉末主要是鈦，具有良好的成型性，可達(dá)到98%的密度。
目前，SLM技術(shù)主要應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，在復(fù)雜模具、個性化部件、航空航天、汽車等領(lǐng)域具有突出的技術(shù)優(yōu)勢。
航空航天
在研制載人航天器Superdraco的過程中，SpaceX利用SLM技術(shù)研制了載人航天器發(fā)動機(jī)。其冷卻通道、噴頭、節(jié)流閥等的結(jié)構(gòu)非常高，3D打印可以很好地解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造問題。SLM制造的零件的強(qiáng)度、韌性和斷裂強(qiáng)度能滿足各種苛刻的要求，使Superdraco在高溫高壓下工作。


SLS優(yōu)勢：
1.可以使用寬范圍的材料?？墒褂玫牟牧习猃垺⒕郾揭蚁┖推渌酆衔?、鐵、鈦、合金和其它金屬、陶瓷、涂層砂等。
2。成形效率高。由于SLS技術(shù)不能完全熔化粉末SLS工藝原理
激光燒結(jié)技術(shù)是最復(fù)雜的三維打印技術(shù)之一，其成型原理最復(fù)雜，條件越，設(shè)備和材料成本，但也是目前對3D打印技術(shù)發(fā)展影響最深遠(yuǎn)的技術(shù)之一。理論上，任何能在加熱后形成原子間鍵合的粉末材料都可以用作SLS的成型材料。目前，可用于SLS設(shè)備印刷的材料主要是石蠟、尼龍、金屬、陶瓷粉及其復(fù)合材料。
SLS打印內(nèi)部演示
2 SLS優(yōu)勢＆技術(shù)限制，而只能燒結(jié)粉末，所以制造速度很快。
3.材料利用率高。未燒結(jié)的材料可重復(fù)使用，材料的浪費少，成本低廉。
4。不需要支持。由于燒結(jié)粉末可以支撐模型的空腔和懸臂部分，因此不必按照FDM和SLA工藝設(shè)計支撐結(jié)構(gòu)，直接生產(chǎn)出形狀復(fù)雜的原型和構(gòu)件。
五、它具有廣泛的應(yīng)用程序。由于模塑材料的多樣性，可以選擇不同的模塑材料來制造不同用途的燒結(jié)件，可用于制造原型設(shè)計模型、模具母模、精密鑄造熔煉模具、鑄造殼體和芯體等。
SLS技術(shù)限制：
1。原材料價格和采購維護(hù)成本較高。
二。SLS成形金屬零件的原理是低熔點粉末與高熔點粉末結(jié)合，導(dǎo)致零件孔隙率高、力學(xué)性能差，特別是伸長性低，難以直接用于金屬功能零件的制造。
三。需要復(fù)雜的輔助工藝。由于SLS使用的材料差異很大，有時需要復(fù)雜的輔助工藝，如原料的長時間預(yù)處理(加熱)，完成后需要對成品表面進(jìn)行粉末清洗。
3 SLS的應(yīng)用
金屬粉末的燒結(jié)
SLS燒結(jié)用金屬粉末有三種：單一金屬粉末、混合金屬粉末、金屬粉末和有機(jī)粉末。因此，SLS技術(shù)形成金屬零件的方法主要有三種：
a. 單一金屬粉末的燒結(jié)
例如鐵粉，先將鐵粉預(yù)熱到一定溫度，再用激光束掃描、燒結(jié)。經(jīng)過熱等靜壓處理后，成品的相對密度可達(dá)99.9%。
b. 金屬混合粉末的燒結(jié)
它主要是兩種金屬的混合物，一種熔點較低，另一種熔點較高。例如青銅粉末和鎳粉的混合物。金屬混合粉末預(yù)熱到一定溫度。然后用激光束掃描低熔點金屬粉末(如青銅粉)，將難熔鎳粉粘合在一起。液相燒結(jié)后，成品的相對密度可達(dá)82%。
c. 金屬粉末與有機(jī)黏合劑粉末的混合體
金屬粉和有機(jī)粘結(jié)劑粉按一定比例混合均勻。激光掃描后，有機(jī)粘合劑熔化。熔化的有機(jī)粘合劑將金屬粉末（如銅和有機(jī)玻璃粉末）結(jié)合在一起。在高溫處理燒結(jié)部件后，一方面除去部件中的有機(jī)粘合劑，另一方面提高部件的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性。

金屬3D打印技術(shù)及其專用電源的研究進(jìn)展
近年來，3D打印技術(shù)逐漸應(yīng)用于實際產(chǎn)品的制造，特別是金屬材料的制造。在國防領(lǐng)域，歐美發(fā)達(dá)國家重視3D印刷技術(shù)的發(fā)展，投入大量資金研究，3D印刷金屬部件一直是研究和應(yīng)用的重點。它不能打印模具、自行車、槍支等武器，甚至不能打印汽車、飛機(jī)等大型設(shè)備。三維打印作為一種新的制造技術(shù)，在設(shè)備設(shè)計與制造、設(shè)備保障、航空航天等領(lǐng)域顯示出了非常廣闊的應(yīng)用前景，并顯示出強(qiáng)大的發(fā)展勢頭。
1 3D打印概述
1.1 基本概述
3D打印技術(shù)的核心思想起源于19世紀(jì)末的美國，但直到20世紀(jì)80年代中期才形成。1986年，美國查爾斯·赫爾發(fā)明了臺3D打印機(jī)。3D打印技術(shù)于1991年在中國開始研究。大約在2000年，這些過程開始從實驗室研究到工程和生產(chǎn)逐漸發(fā)展。當(dāng)時，它的名字是快速原型技術(shù)（RP），這是在開發(fā)樣本之前的物理模型。現(xiàn)在又被稱為快速成型技術(shù)，材料加成制造。但為了方便公眾接受，這種新技術(shù)統(tǒng)稱為3D打印。三維打印是一種基于數(shù)字模型設(shè)計的快速成型技術(shù)，三維物體的生成技術(shù)是利用金屬粉末或樹脂等粘合材料層層“增料”印刷而成。3D打印被稱為“上個世紀(jì)的思想和技術(shù)，本世紀(jì)的市場”。
1.2 3D打印特點
1)精度高。目前，3D打印裝置的精度可以控制在0.3mm以下。
2）短周期。3D打印不需要模具的制造工藝，大大縮短了模型的生產(chǎn)時間。一般來說，模型可以在幾小時甚至幾十分鐘內(nèi)打印出來。
3)個性化。3D打印對打印模型的數(shù)量沒有限制，無論是否可以以相同的成本進(jìn)行一個或多個打印。
4）材料的多樣性。3D打印系統(tǒng)可以打印不同的材料，這些材料的多樣性可以滿足不同領(lǐng)域的需要。
5)成本相對較低。雖然目前3D打印系統(tǒng)和3D打印材料相對昂貴，但如果用于制作個性化產(chǎn)品，其生產(chǎn)成本相對較低。
2 金屬3D打印技術(shù)
金屬零件三維打印技術(shù)是整個三維打印系統(tǒng)中進(jìn)、最有潛力的技術(shù)，是先進(jìn)制造技術(shù)的重要發(fā)展方向。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和普及應(yīng)用的需要，利用快速成型直接制造金屬功能零件已成為快速成型的主要發(fā)展方向。目前，直接制造金屬功能件的快速成型方法主要有：選擇性激光熔接（SLM）、電子束選擇性熔接（EBSM）、激光工程網(wǎng)成型（透鏡）等。
2.1激光工程清潔成形技術(shù)（透鏡）。
透鏡是桑迪亞國家實驗室提出的一種新的快速成型技術(shù)。它的特點是直接制造具有復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)的金屬功能零件或模具；多種可加工金屬或合金材料可以實現(xiàn)非均勻材料零件的制造；便于加工熔點高、加工難度大的材料。
blob.png
透鏡是在激光熔覆技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的金屬零件三維打印技術(shù)。所述金屬粉末采用中強(qiáng)激光同步熔化，并按預(yù)定軌跡逐層沉積在基片上，最終形成金屬零件。1999年，Lens Technology被評為美國工業(yè)“創(chuàng)意的25項技術(shù)”之一。國外學(xué)者對透鏡法制備的奧氏體不銹鋼試樣的硬度分布進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，試樣的維氏硬度隨加工層數(shù)的增加而降低。
采用透鏡法制備了承重植入體的多孔梯度結(jié)構(gòu)。所用材料為鎳、鈦等與人體相容性好的合金。植入物的孔隙率為70%，植入物的使用壽命為7-12年?？死锵＜{等人。用Ti6Al4V和CoCrMo合金制備了多孔生物植入體，并對其力學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，當(dāng)孔隙率為10%時，楊氏模量可達(dá)90 GPa；當(dāng)孔隙率為70%時，楊氏模量降至2 GPa。張等。制備了網(wǎng)狀鐵基（Fe-B-Cr-C-Mn-Mo-W-Zr）金屬玻璃（MG）模塊，發(fā)現(xiàn)MG的顯微硬度達(dá)到9.52GPA。采用LNS法對GTD-111定向凝固高溫合金進(jìn)行了修復(fù).采用透鏡法制備了國產(chǎn)薛春芳及其它具有良好組織、顯微硬度和力學(xué)性能的鈷基高溫合金薄壁件。通過透鏡工藝形成非變形Ni-Cu-Sn合金試樣。


大眾還專注于通過3D打印來提高機(jī)動性。桌面3D打印機(jī)是創(chuàng)建工具和設(shè)備的主要工具。大型機(jī)器現(xiàn)在將金屬3D打印引入到最終用途部件的生產(chǎn)中。該公司發(fā)布了有關(guān)金屬部件的工作，包括惠普的大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)和先進(jìn)工具和備件的工業(yè)3D打印。
“3D打印機(jī)短期內(nèi)可能無法生產(chǎn)整車，但3D打印機(jī)部件的數(shù)量和大小將顯著增加。我們的目標(biāo)是盡快將印刷部件集成到下一代車輛中。從長遠(yuǎn)來看，我們預(yù)計單位數(shù)量、零件尺寸和技術(shù)要求將繼續(xù)增加-每年最多可增加100 000多個足球尺寸部件。大眾汽車技術(shù)規(guī)劃主管馬丁·戈德博士在宣布將惠普金屬噴射技術(shù)整合到運(yùn)營中時說。
Bugatti、Chrysler、GeneralMotors、Honda、Kia、Porsche、Toyota。隨著傳統(tǒng)汽車制造商使用3D打印，該列表繼續(xù)。去年，戴姆勒宣布計劃為其北美戴姆勒卡車業(yè)務(wù)提供塑料替換件的三維打印，為梅賽德斯-奔馳卡車業(yè)務(wù)提供金屬三維打印。奧迪在3D打印方面有著悠久的經(jīng)驗，它于2016年11月成立了3D打印技術(shù)中心，并繼續(xù)投資于這項技術(shù)，例如與EOS合作。
附加材料制造也為汽車制造提供了一種新的方法。年輕公司圍繞這項技術(shù)引入了新的汽車概念。幾年前，當(dāng)?shù)仄嚬镜腟trati展示了大規(guī)模3D打印的威力時，一輛全3D打印的汽車出現(xiàn)了，而Diverent3D刀片則為超級跑車提供了3D打印。
隨著邁凱輪和497車隊采用這項技術(shù)，賽車公司也在加速3D打印。像方向盤這樣的部件，可以在3D中打印，以適應(yīng)特定司機(jī)的手和手柄，以及相機(jī)頭盔附件，使駕駛體驗更加流線型和個性化。
3D打印將繼續(xù)越來越融入汽車應(yīng)用。工程師和生產(chǎn)線工人越來越信任和依賴額外的材料制造。隨著數(shù)以百萬計的部件被打印出來并在3D中使用，汽車工業(yè)將繼續(xù)加速它的應(yīng)用。對于更多的汽車3D打印的需求來說，前進(jìn)的道路是顯而易見的，因為該技術(shù)具有競爭優(yōu)勢和不斷增長的跟上競

完成打印后期處理:
3D打印機(jī)完成工作后，取出物體，做后期處理。比如，在打印一些懸空結(jié)構(gòu)的時候，需要有個支撐結(jié)構(gòu)頂起來，然后才可以打印懸空上面的部分。所以，對于這部分多余的支撐需要去掉，做后期處理。其次，有時候3D打印出來的物品表面會比較粗糙（例如SLS金屬打印的），需要拋光。拋光的辦法有物理拋光和化學(xué)拋光。通常使用的是砂紙打磨（Sanding）、珠光處理（Bead Blasting）和蒸汽平滑（Vapor Smoothing）這三種技術(shù)。
還有，除了3DP的打印技術(shù)可以做到彩色3D打印之外，其他的一般只可以打印單種顏色。有的時候需要對打印出來的物件進(jìn)行上色，例如ABS塑料、光敏樹脂、尼龍、金屬等，不同材料需要使用不一樣的顏料。
3d打印中5種金屬3D打印技術(shù)原理，隨著科技發(fā)展及推廣應(yīng)用的需求，利用快速成型直接制造金屬功能零件成為了快速成型主要的發(fā)展方向。目前可用于直接制造金屬功能零件的主要金屬3D打印工藝有：包括選擇性激光燒結(jié)技術(shù)、直接金屬粉末激光燒結(jié)、選擇性激光熔化技術(shù)、激光近凈成形技術(shù)和電子束選擇性熔化技術(shù)等。

增材制造現(xiàn)在定義了用于創(chuàng)建新零件和產(chǎn)品的大型工業(yè)（和業(yè)余愛好）系統(tǒng)。更常見地稱為3D打印，此類別中的大多數(shù)系統(tǒng)的特征在于它們逐層構(gòu)建零件的方法。
各個系統(tǒng)之間存在顯著差異，目前存在10種類型的3D打印。但是，這些和更典型的工業(yè)流程之間的主要區(qū)別可以分為幾類：
1、速度定義了從設(shè)計到完成可以制造給定部件的速度。
2、成本是創(chuàng)建單個零件所需的平均資金數(shù)額。
3、質(zhì)量是衡量零件和程度的現(xiàn)實標(biāo)準(zhǔn)。
4、一致性是在相同的制造運(yùn)行之間“相同”部件的相似之處。
5、靈活性定義了在制造過程中可以輕松定制或修改設(shè)計。
6、可訪問性粗略衡量一個人或企業(yè)可以輕松獲得創(chuàng)建零件或產(chǎn)品的方法。
7、可持續(xù)性是對單個零件制造產(chǎn)生的廢物量的粗略衡量，以及與其他工藝相比，零件可以回收的難易程度。