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(shí)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(diǎn)。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(jì)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(shí)驗(yàn)室研究到工程和生產(chǎn)逐漸發(fā)展。當(dāng)時(shí)，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(jì)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(gè)世紀(jì)的思想和技術(shù)，本世紀(jì)的市場”。
1.2 3D打印特點(diǎn)
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(shí)間。一般來說，模型可以在幾小時(shí)甚至幾十分鐘內(nèi)打印出來。
3)個(gè)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(gè)或多個(gè)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(gè)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(gè)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(shí)驗(yàn)室提出的一種新的快速成型技術(shù)。它的特點(diǎn)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(shí)現(xiàn)非均勻材料零件的制造；便于加工熔點(diǎn)高、加工難度大的材料。
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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(xiàng)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(shí)，楊氏模量可達(dá)90 GPa；當(dāng)孔隙率為70%時(shí)，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。

3D打印的材料有哪些？
一般分為金屬和非金屬，非金屬3d打印材料包括：pla、abs、sla、尼龍、陶瓷、高溫、高韌、高強(qiáng)度光敏樹脂、半透明光敏樹脂、 軟膠3d打印、 DLP進(jìn)口紅蠟、DLP進(jìn)口藍(lán)蠟、 全彩3d打印、cnc abs加工、桌面級abs塑料等幾十種材質(zhì)。金屬3d打印材料：金、銀、鋁合金、不銹鋼、鈦合金等材質(zhì)。三維打印所用材料的不斷擴(kuò)展，為該技術(shù)的發(fā)展提供了巨大的空間。當(dāng)今流行的材料是塑料(樹脂、尼龍、ABS、PLA)，所以這部分在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也很普遍。金屬，特別是鋁合金、不銹鋼、鈦和鈷的衍生物，在、航空航天、汽車制造等領(lǐng)域有著突破性的應(yīng)用。隨著3D打印技術(shù)的不斷進(jìn)步，個(gè)性化定制產(chǎn)品將迎來發(fā)展時(shí)期。
因?yàn)?D打印可以大大降低定制化產(chǎn)品的成本，接近批量生產(chǎn)的成本，打破了限制定制化產(chǎn)品的大障礙。
打印的精度怎樣？
我們通過3d stratasys、hp等進(jìn)口高端設(shè)備，經(jīng)專業(yè)工程師對150-250mm典型長方形、正方形、圓形、孔徑件、齒輪狀、菱形等超過50個(gè)典型件測量分析，正負(fù)誤差精度保障區(qū)間為0.02-0.08mm，大部分零件精度傾向于0.05mm以內(nèi)！深圳手板模型制作廠家 3d打印快速成型服務(wù)
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(shí)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(diǎn)。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(jì)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(shí)驗(yàn)室研究到工程和生產(chǎn)逐漸發(fā)展。當(dāng)時(shí)，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?，F(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(jì)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(gè)世紀(jì)的思想和技術(shù)，本世紀(jì)的市場”。
1.2 3D打印特點(diǎn)
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(shí)間。一般來說，模型可以在幾小時(shí)甚至幾十分鐘內(nèi)打印出來。
3)個(gè)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(gè)或多個(gè)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(gè)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(gè)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(shí)驗(yàn)室提出的一種新的快速成型技術(shù)。它的特點(diǎn)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(shí)現(xiàn)非均勻材料零件的制造；便于加工熔點(diǎn)高、加工難度大的材料。

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(shí)候，需要有個(gè)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(shí)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(shí)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。
精度控制技術(shù)
材料加成制造的精度取決于材料層厚的增加和加料單元的尺寸和精度控制。加料制造和切削制造*大的區(qū)別在于材料需要一個(gè)逐層累積的系統(tǒng)，所以重涂是材料累積的必要過程。涂層厚度直接決定了零件在累積方向上的精度和表面粗糙度。材料添加單元的控制直接決定了零件的*小特征制造。零件的能力和精度。在現(xiàn)有的制造方法中，激光或電子束常常用來在材料上逐點(diǎn)形成添加單元，如激光熔化微熔池的尺寸和金屬直接成形過程中外部氣氛的控制等，這直接影響到零件的制造精度和性能。激光光斑在0.1毫米到0.2毫米之間。激光作用于金屬粉末。金屬粉末熔化形成的熔池對成形精度有重要影響。通過激光或電子束光斑直徑、成形過程(掃描速度、能量密度)和材料性能的協(xié)調(diào)，有效控制加入元件的尺寸是提高零件精度的關(guān)鍵技術(shù)。隨著激光技術(shù)、電子束技術(shù)和光投射技術(shù)的發(fā)展，未來將發(fā)展兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：一是在金屬直接制造中控制激光光斑較??；二是逐點(diǎn)掃描，使添加單元達(dá)到微納米級，提高精度。二是平面投影光固化成型技術(shù)，投影控制。隨著液晶技術(shù)的發(fā)展，單元的分辨率逐漸提高，加入單元更小，可以實(shí)現(xiàn)高精度、率的制造。發(fā)展目標(biāo)是將增加層的厚度和增加單元的尺寸減少10到100倍，從現(xiàn)有的0.1mm提高到0.01～0.001mm，并且制造精度達(dá)到微納米級。
打破傳統(tǒng)打印模式
“隨著個(gè)人終端用戶液態(tài)金屬印刷設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造和進(jìn)入市場，意味著打印機(jī)領(lǐng)域電子電路制造模式的新時(shí)代的開啟。劉靜說印刷技術(shù)將廣泛用于家庭、辦公室、學(xué)校、工廠甚至工業(yè)設(shè)計(jì)、藝術(shù)探索、文化創(chuàng)意和其他應(yīng)用。
目前，以劉靜為首的研究團(tuán)隊(duì)在近10個(gè)領(lǐng)域探索了液態(tài)金屬電子打印機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用價(jià)值。液態(tài)金屬印刷機(jī)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的大面積柔性印刷電路板、電子傳感器、電子藝術(shù)、電子裝飾、電子建筑設(shè)計(jì)、人物肖像、電路單元、電子賀卡?！皩?shí)時(shí)印刷和制作電子圖案，甚至功能齊全。電子設(shè)備?！皠㈧o說。
值得一提的是，在本屆展會上發(fā)布的液態(tài)金屬噴墨打印設(shè)備、室溫金屬3D打印機(jī)、液態(tài)金屬打印耗材、柔性電子設(shè)計(jì)服務(wù)和應(yīng)用等新產(chǎn)品和新技術(shù)，能夠快速制造出電子電路在任意材料和表面上，也吸引了大量的國內(nèi)外工人。制造商、知名投資機(jī)構(gòu)和政府部門的關(guān)注。
我們將向中關(guān)村的創(chuàng)始成員推薦液態(tài)金屬打印機(jī)，這樣神奇的是，可以在樹葉上甚至在磚上實(shí)現(xiàn)印刷功能，為北京的文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)和其他行業(yè)的發(fā)展提供更有力的技術(shù)支持?！爸嘘P(guān)村管委會有關(guān)人員向筆者介紹了這一點(diǎn)。
劉靜解釋說，這是因?yàn)橐簯B(tài)金屬打印機(jī)徹底改變了傳統(tǒng)的技術(shù)模式，打破了個(gè)人電子制造的技術(shù)瓶頸和障礙，使打印機(jī)能夠以低成本迅速和隨意地制造電子電路。
提到3D打印，很多**印象是塑料或樹脂印刷，但事實(shí)上，金屬也可以打印在3D！早在2015年，就有報(bào)道稱西班牙患者植入了世界上*復(fù)雜的三維印刷金屬胸骨。由此可見，金屬立體印刷在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域很早就發(fā)揮了重要作用。
或者金屬3D印刷是要燒結(jié)的粉末層,層間結(jié)合當(dāng)然不好,有缺陷,機(jī)械性能不超過傳統(tǒng)的成型方式。如果你這么想，你就出局了！事實(shí)上，金屬 3D 打印層和層與熔池結(jié)合，縱向性能不差，甚至可以超過橫向。隨著科技的發(fā)展，金屬三維打印的性能已經(jīng)超過了鑄造和鍛造。下面，我們深入了解從金屬3D打印的五個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域！

材料加成制造有著廣闊的發(fā)展前景，但也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。目前*困難的問題是材料的物理化學(xué)性質(zhì)制約了其實(shí)現(xiàn)技術(shù)。例如，在成型材料中，目前主要是有機(jī)高分子材料和金屬材料。金屬材料的直接成形是近十年來的研究熱點(diǎn)。它逐漸在工業(yè)上得到應(yīng)用。難點(diǎn)在于如何提高精度。新的研究方向是通過添加材料制造技術(shù)，直接堆積軟組織材料(生物基質(zhì)材料和細(xì)胞)，形成類似生命的生物體，并通過體外和體內(nèi)培養(yǎng)制造復(fù)雜的組織和器官。關(guān)鍵技術(shù)的研究和開發(fā)將有力地推動材料添加技術(shù)的發(fā)展。
手板處理工藝的流程為：
1。手板模膜印刷：在聚合物膜上印刷各種圖案。
2、噴涂底漆：許多材料必須涂上膠粘劑，如金屬、陶瓷等，如果要傳遞不同的圖案，必須使用不同的背景顏色，如木紋基本使用棕色、卡其卡其色等，石線基本上使用白色等。
3。薄膜延伸：將薄膜水平放置在水面上，等待薄膜平滑拉伸。
4.活化：用一種特殊的溶劑(活化劑)將轉(zhuǎn)移膜的圖案到油墨狀態(tài)。
5。轉(zhuǎn)印：用水壓將活化圖案印在手版印刷面上。
6.洗：用水沖洗印刷工件上剩余的雜質(zhì)。
7。手工烘干：將印刷好的工件烘干，溫度取決于材料質(zhì)量和熔點(diǎn)。
8.噴涂：待印刷物體表面受噴涂透明防護(hù)涂料的保護(hù)。
9。干燥：干燥涂漆物體的表面
以上是水轉(zhuǎn)移手板模型的表面處理工藝和具體制造工藝流程的一些情況。