对于金属零件的小批量制造,金属3D打印技术将被视为首选,该技术的成功应用极大地促进了3D印刷市场的发展,并给制造方法带来了深刻的变化。长期以来,金属3D打印技术被认为是万能的,但作为技术本身,它有着不可忽视的局限性。
3D打印不同于以往的材料减缩制造,如果生产和制造领域的专业人员想要成功地利用这一技术来充分发挥其潜力,就必须了解其制造过程,并采用增加材料的思维方式,以避免设计缺陷。
GB/T1397-1988铝合金复合散热器三维打印
金属印刷法
目前,金属3D打印的主要工艺包括SLM、EBM、3DP、透镜、LMD等。每种工艺都有自己的特点和市场应用基础。金属3D印刷比塑料印刷复杂得多。由于其复杂性,金属印刷需要使用设备制造商批准的材料和工艺,但仍然存在许多失败的风险。
透镜和LMD都以粉末喷涂的形式输送金属粉末,激光在沉积点熔化粉末。这一过程也可以通过线材完成,这种方法通常用于打印大而低保真度的零件,也可用于修复零件。
3DP在金属印花中的应用是近几年兴起的一种新工艺,首先采用键合法实现零件的成形,最后通过高温烧结实现冶金熔炼,突破了SLM的效率缺陷和尺寸限制,降低了成本,受到了各大厂家的青睐。
SLM和EBM被分为粉末床熔化技术,激光或电子束熔粉用于熔粉。与其他金属印刷技术相比,粉末床熔炼技术效率更高,但它能以高精度打印复杂的结构部件,零件的强度和耐久性都很高,因此有必要对零件进行更仔细的设计。
上述每一种金属印刷技术都能取得良好的效果,并能满足其应用领域。然而,由于目前缺乏设计和制造知识,金属印刷常常被误解为无所不能。
由SLM印刷的钛合金的复杂结构部件由栅格代替固体。
金属3D打印不是万能的
金属3D印刷以制作传统工艺无法实现的设计而闻名,但金属3D印刷并不是万能的,也不是所有的设计都适合金属印刷。金属3D打印服务提供商经常被问到XX零件是否可以印刷,但实际情况是许多设计不能"按原样打印",客户需要修改设计以避免金属印刷的制造缺陷。
当一些客户将原本想用SLS或SLA打印的零件换成SLM时,他们会发现SLM无法这样做,因为金属印刷比较复杂,需要考虑更多的设计问题。
另一个常见的误解是金属打印优于传统减法制造方式,如CNC,实际上如果减法制造可以完成加工应该首先选择。CNC加工往往可以制造大尺寸零件,效率高,而且针对CNC优化的零件可能无法直接进行金属3D打印。金属打印如SLM、EBM打印尺寸较小,往往需要添加支撑和繁琐的后处理,这些都会改变原始的设计。
金属部件打印时间越长,失败的风险就越高。零件在反复的加热和冷却过程中产生大量的应力,构建零件所需的时间越长,零件在打印过程中由于体积大而变形的可能性就越大,并且内应力会一直增加而无法在打印过程中释放。当应力达到一定程度时,零件会发生翘曲变形甚至脱离基板,此时打印失败。这种时候,CNC加工比金属打印要更快更经济。
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