金屬粉末和金屬絲激光金屬沉積（LMD）三維打印技術(shù)
工藝概述：
激光金屬沉積(LMD)是一種焊接過程。該材料被引入高功率激光產(chǎn)生的熔池中。LMD屬于定向能量沉積(DED)過程。通常，填充材料是粉末，通過激光束周圍的錐形環(huán)形噴嘴噴射。添加的材料形成一個焊接，然后涂層金屬下面。該工藝用于部件耐磨性增加的包層應(yīng)用、材料添加到磨損部件的修復(fù)應(yīng)用或復(fù)雜幾何形狀的自由制造（3D打?。?。與其他焊接形式相比，LMD在裝配過程中熱影響范圍較小，稀釋度較低，殘余應(yīng)力較低。
沉積線材：
在當(dāng)今的工業(yè)中，粉末LMD比線沉積更為常見，因為它更容易用單一的高功率激光源實現(xiàn)。然而，粉末的加工存在許多缺點：
粉末比電線貴得多，這是有問題的，因為LMD通常用于制造使用大量材料的大中型部件。
此外，并非所有通過噴嘴注射的粉末都被捕獲在浴中。對于自由制造，實際粉末利用率在20-80%之間，很大程度上取決于部分細(xì)度和工藝參數(shù)。從材料成本的角度來看，這是一個問題，從工程的角度來看也是一個問題。將粉末沉積頭重新安裝到任何未專門設(shè)計的加工上都會導(dǎo)致嚴(yán)重磨損。此外，用戶還需要處理未使用的粉末和粉末材料可能會造成健康風(fēng)險。相比之下，盤條的利用率為100%，盤條的原材料不會造成任何危險。
傳統(tǒng)制造業(yè)是如何運作的？
1、傳統(tǒng)工藝：從設(shè)計師到制造商
如何將一個想法變成現(xiàn)實？幾十年來，這一直是一個古老的故事。工程師設(shè)計零件并決定其形狀、材料和其他因素，就這樣，一個基本的原型就可以被制造。但是，當(dāng)涉及到制造最終用途的零件時，工程師必須找到一個制造商能夠使零件達(dá)到專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)模。零件可以在任何地方設(shè)計，但是制造這些零件需要大量的機器。
根據(jù)所制造的零件，制造商可以使用任意數(shù)量的制造工藝來制造。它們可以使用機械加工，其中一大塊金屬被切割成所需的尺寸和形狀；它們可以將金屬片彎曲和壓印成一種新的形狀；它們可以使用鑄?；蚬ぞ邚囊后w塑料中制造大量零件。
像這樣的傳統(tǒng)制造工藝是非常有用的，并將繼續(xù)使用多年。然而，他們也有自己的缺點。
2、傳統(tǒng)制造業(yè)的弱點：
1）廢料；
2）附加設(shè)備；
3）熟練勞動力。
傳統(tǒng)制造技術(shù)中最常見的一種是“減法制造”。這個術(shù)語是用來描述那些將一大塊不成形的材料切割成所需形狀的過程。最常見的減法制造形式是數(shù)控加工。但是，雖然減法制造對于高質(zhì)量材料的加工是很好的，但它并不總是有效的。這是因為用減法工序制造零件必然產(chǎn)生多余的材料：起始塊或“工件”必須大于最后一部分，因為工具最終會將其切割成符合尺寸的零件，所有被切下來的東西都變成了廢物。
此外，傳統(tǒng)的制造工藝往往需要額外的設(shè)備。鑄造過程需要一些東西，如模具和模具，這需要時間和金錢來制造，但當(dāng)工作完成或達(dá)到壽命時，它們最終會被丟棄。
最后，實際安裝和操作這些傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)是一個小問題。傳統(tǒng)的機器通常占用很大的占地面積，這就產(chǎn)生了對大工廠空間的需求，而這是需要花費大量的資金來租賃或購買的。雖然有些過程（例如數(shù)控加工）是由計算機控制的，但許多過程需要熟練的機械師手工操作。所有這些問題都成了企業(yè)進入傳統(tǒng)制造業(yè)的阻礙。
SLM 與SLS的區(qū)別：
SLS為激光燒結(jié)，所用金屬材料為處理過的低熔點金屬或高分子材料的混合粉末，在加工工藝中熔化低熔點材料，但不熔化高熔點金屬粉。首先，通過燈管加熱或金屬板熱輻射加熱粉末，超過結(jié)晶溫度約170攝氏度。采用熔融材料進行粘接成型，固體具有孔隙，力學(xué)性能差，如果要使用某些零件，必須在高溫下進行再處理。
SLM是選擇性激光熔化。顧名思義，激光在加工過程中用來完全熔化粉末，不需要粘合劑。SLM的精度和力學(xué)性能均優(yōu)于SLS。然而，由于可持續(xù)土地管理沒有熱場，它需要將金屬從常溫20攝氏度加熱到高達(dá)1000度的熔點，這就需要消耗大量的能源。
2 優(yōu)勢＆技術(shù)限制
SLM主要優(yōu)點：
SLM成形的金屬零件密度高，可達(dá)到90%以上。
拉伸強度等力學(xué)性能指標(biāo)優(yōu)于鑄件，甚至可以達(dá)到鍛造水平。顯微維氏硬度高于鍛件。
在印刷過程中完全熔化，尺寸精度高；
與傳統(tǒng)減材制造相比，可節(jié)約大量材料。
SLM技術(shù)限制：
成形速度低。為了提高加工精度，需要較薄的層厚。用于加工小體積部件的時間也長，因此難以應(yīng)用于大規(guī)模制造；
在SLM的過程中，金屬被瞬時熔化和凝固(冷卻速率約為10000K/s)，溫度梯度大，并且產(chǎn)生大的殘余應(yīng)力，并且如果基板的剛度不足，則基板可以變形。因此，基底必須足夠堅硬，以抵抗殘余應(yīng)力的影響。應(yīng)力退火可消除大部分殘余應(yīng)力。 設(shè)備穩(wěn)定性、可重復(fù)性還需要提高；
表面粗糙度有待提高；
整套設(shè)備價格昂貴，熔化的金屬粉末比SLS需要更多的功率激光器，能耗更高。
可持續(xù)土地管理的技術(shù)過程更加復(fù)雜，需要增加支持結(jié)構(gòu)，考慮的也更多。因此，它主要用于工業(yè)級的增強制造。

今天，很多飛機部件都是3D打印的，當(dāng)然，保證這些部件的質(zhì)量是非常重要的。雖然添加劑制造具有巨大的潛力，但確保印刷質(zhì)量和了解如何達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量是一個值得研究的領(lǐng)域。
模擬可以幫助這一點，模擬可以證明和模擬金屬激光熔煉的過程和價值。它不僅有助于減少故障，而且有助于提高零件的質(zhì)量，有助于縮短制造商的學(xué)習(xí)曲線。
你猜怎么著？你不必付這么昂貴的學(xué)費?！?br> 許多制造商不知道如何考慮材料的特性以及這些特性如何影響最終產(chǎn)品或其加工性能。大多數(shù)時候，我們都能得到滿意的印刷效果，基于廠家的不斷嘗試，不斷“交學(xué)費”的結(jié)果。
模擬研究了粉末材料在激光燒結(jié)過程中的行為預(yù)測以及不同材料性能對產(chǎn)品性能的影響。
當(dāng)然，除了材料的特點外，在不同材料添加制造設(shè)備的細(xì)節(jié)上也有許多不同之處。建模和仿真的挑戰(zhàn)是捕捉特定制造商的獨特性。從質(zhì)量和認(rèn)證的角度來看，仿真軟件需要與不同的設(shè)備協(xié)作，根據(jù)物理可量化的機器參數(shù)建立數(shù)據(jù)文件。其他因素，包括粉末后處理變體，也需要考慮性能的添加劑制造結(jié)果。
這帶來了模擬的復(fù)雜性。相對來說，實現(xiàn)材料添加制造建模所需的幾何形狀比較簡單，難點在于實現(xiàn)非常嚴(yán)格的性能標(biāo)準(zhǔn)，包括強度和疲勞性能，尤其是在航空航天領(lǐng)域。
仿真軟件本身也需要不斷優(yōu)化，這就需要整合整個增量制造生態(tài)系統(tǒng)。仿真軟件需要與機器制造商合作，以獲得設(shè)備物理參數(shù)的權(quán)利。需要與材料供應(yīng)商合作，確保材料的科學(xué)指標(biāo)是正確的。它需要與測試專家合作，以確保它正在進行中。測試的部件是正確的；需要與用戶合作，以確保更多的預(yù)測與實際結(jié)果相匹配。根據(jù)所有材料、設(shè)備和產(chǎn)品的關(guān)鍵信息，預(yù)測如何改變材料、機器和模型。模擬的最終目標(biāo)是讓人們不需要支付“學(xué)費”，把設(shè)備當(dāng)作測試產(chǎn)品。模擬的目的是為了避免浪費時間、金錢和錯誤。
傳統(tǒng)手板模具加工流程
加工工藝安排：
1.2-D、3-D型面半精加工，各種安裝工作面精加工（包括限位塊安裝面、接觸面、鑲塊安裝面、背靠背面、沖頭安裝面、切屑刀安裝面、背靠背面、沖刺g安裝面和接觸面、各種行程限制工作面、斜楔安裝面和背靠背面）。各種導(dǎo)面、導(dǎo)孔、剩余精加工工藝基準(zhǔn)孔、高度基準(zhǔn)面的半精加工，并記錄數(shù)據(jù)；
2.加工精度的檢驗和評審；
3.固定器插入過程；
4.精加工前，加工基準(zhǔn)孔基準(zhǔn)對準(zhǔn)、Ecoline平面磨床、鑲塊邊緣檢查；
5.精加工面2d，2d，鑲塊邊緣檢查；3d，側(cè)沖面及孔位，平面磨床，精加工工藝基準(zhǔn)孔及高度基準(zhǔn)，精加工導(dǎo)向面及導(dǎo)向孔；
6.檢查加工精度。
4.表面處理
三維打?。?D打?。址Q三維打印技術(shù)，是一種基于數(shù)字模型文件的技術(shù)，它利用粉末金屬或塑料等可粘合材料，逐層打印物體。它可以直接從計算機圖形數(shù)據(jù)中生成任意形狀的零件，而無需加工或任何模具，大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本。根據(jù)球員腳形定制的燈罩、身體器官、珠寶、足球鞋、汽車配件、固態(tài)電池、個人專用手機、小提琴等，都可以采用該技術(shù)制造。
經(jīng)過多年的積累，深圳3d打印手板造型，我們有一個非常豐富和全面的手板處理工藝，包括手工處理、噴漆（光亮、啞光、金屬漆、橡膠漆、珠光漆等）、絲印、噴砂、拋光、電鍍（真空真空鍍膜）。UUM電鍍、水電鍍、鍍金等。
手工加工：研磨、裝配和手工板模型組對樣品進行加工，并將零件成型成品。
噴漆：根據(jù)客戶要求噴灑顏色，本公司是無塵噴淋室，油也不錯。
絲網(wǎng)印刷：手板樣品上的印刷品或圖案。

SLS優(yōu)勢：
1.可以使用寬范圍的材料?？墒褂玫牟牧习猃?、聚苯乙烯和其它聚合物、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，條件最優(yōu)越，設(shè)備和材料成本最高，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. 金屬粉末與有機黏合劑粉末的混合體
金屬粉和有機粘結(jié)劑粉按一定比例混合均勻。激光掃描后，有機粘合劑熔化。熔化的有機粘合劑將金屬粉末（如銅和有機玻璃粉末）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粘合劑，另一方面提高部件的機械強度和耐熱性。


完成打印后期處理:
3D打印機完成工作后，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。
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?；旌戏勰┯梢欢ū壤牟煌勰┙M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、個性化醫(yī)療部件、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。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制造的零件的強度、韌性和斷裂強度能滿足各種苛刻的要求，使Superdraco在高溫高壓下工作。