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(lèi)：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(duì)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(lái)說(shuō)，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(gè)性化部件、航空航天、汽車(chē)等領(lǐng)域具有突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
航空航天
在研制載人航天器Superdraco的過(guò)程中，SpaceX利用SLM技術(shù)研制了載人航天器發(fā)動(dòng)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(wèn)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(shì)：
1.可以使用寬范圍的材料。可使用的材料包括尼龍、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，條件越，設(shè)備和材料成本，但也是目前對(duì)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(shì)＆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(fèi)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(jì)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(lái)制造不同用途的燒結(jié)件，可用于制造原型設(shè)計(jì)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(jià)格和采購(gòu)維護(hù)成本較高。
二。SLS成形金屬零件的原理是低熔點(diǎn)粉末與高熔點(diǎn)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(zhǎng)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(shí)需要復(fù)雜的輔助工藝，如原料的長(zhǎng)時(shí)間預(yù)處理(加熱)，完成后需要對(duì)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：?jiǎn)我唤饘俜勰⒒旌辖饘俜勰?、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(guò)熱等靜壓處理后，成品的相對(duì)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(diǎn)較低，另一種熔點(diǎn)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(diǎn)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(duì)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(zhuān)用電源的研究進(jìn)展
近年來(lái)，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(guó)防領(lǐng)域，歐美發(fā)達(dá)國(guó)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(chē)、槍支等武器，甚至不能打印汽車(chē)、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(shì)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(guó)，但直到20世紀(jì)80年代中期才形成。1986年，美國(guó)查爾斯·赫爾發(fā)明了臺(tái)3D打印機(jī)。3D打印技術(shù)于1991年在中國(guó)開(kāi)始研究。大約在2000年，這些過(guò)程開(kāi)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(kāi)發(fā)樣本之前的物理模型?，F(xiàn)在又被稱(chēng)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(chēng)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(shù)脂等粘合材料層層“增料”印刷而成。3D打印被稱(chēng)為“上個(gè)世紀(jì)的思想和技術(shù)，本世紀(jì)的市場(chǎng)”。
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(lái)說(shuō)，模型可以在幾小時(shí)甚至幾十分鐘內(nèi)打印出來(lái)。
3)個(gè)性化。3D打印對(duì)打印模型的數(shù)量沒(méi)有限制，無(wú)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(duì)較低。雖然目前3D打印系統(tǒng)和3D打印材料相對(duì)昂貴，但如果用于制作個(gè)性化產(chǎn)品，其生產(chǎn)成本相對(duì)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(guó)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(lái)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(píng)為美國(guó)工業(yè)“創(chuàng)意的25項(xiàng)技術(shù)”之一。國(guó)外學(xué)者對(duì)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。克里希納等人。用Ti6Al4V和CoCrMo合金制備了多孔生物植入體，并對(duì)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(duì)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(guó)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(guò)透鏡工藝形成非變形Ni-Cu-Sn合金試樣。


大眾還專(zhuān)注于通過(guò)3D打印來(lái)提高機(jī)動(dòng)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(wú)法生產(chǎn)整車(chē)，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(chē)輛中。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，我們預(yù)計(jì)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(gè)足球尺寸部件。大眾汽車(chē)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(yíng)中時(shí)說(shuō)。
Bugatti、Chrysler、GeneralMotors、Honda、Kia、Porsche、Toyota。隨著傳統(tǒng)汽車(chē)制造商使用3D打印，該列表繼續(xù)。去年，戴姆勒宣布計(jì)劃為其北美戴姆勒卡車(chē)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(chē)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(yàn)，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(xiàng)技術(shù)，例如與EOS合作。
附加材料制造也為汽車(chē)制造提供了一種新的方法。年輕公司圍繞這項(xiàng)技術(shù)引入了新的汽車(chē)概念。幾年前，當(dāng)?shù)仄?chē)公司的Strati展示了大規(guī)模3D打印的威力時(shí)，一輛全3D打印的汽車(chē)出現(xiàn)了，而Diverent3D刀片則為超級(jí)跑車(chē)提供了3D打印。
隨著邁凱輪和497車(chē)隊(duì)采用這項(xiàng)技術(shù)，賽車(chē)公司也在加速3D打印。像方向盤(pán)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(yàn)更加流線型和個(gè)性化。
3D打印將繼續(xù)越來(lái)越融入汽車(chē)應(yīng)用。工程師和生產(chǎn)線工人越來(lái)越信任和依賴額外的材料制造。隨著數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的部件被打印出來(lái)并在3D中使用，汽車(chē)工業(yè)將繼續(xù)加速它的應(yīng)用。對(duì)于更多的汽車(chē)3D打印的需求來(lái)說(shuō)，前進(jìn)的道路是顯而易見(jiàn)的，因?yàn)樵摷夹g(shù)具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和不斷增長(zhǎng)的跟上競(jìng)

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(lái)，然后才可以打印懸空上面的部分。所以，對(duì)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(lái)的物品表面會(huì)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(duì)打印出來(lái)的物件進(jìn)行上色，例如ABS塑料、光敏樹(shù)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(ài)好）系統(tǒng)。更常見(jiàn)地稱(chēng)為3D打印，此類(lèi)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(gè)系統(tǒng)之間存在顯著差異，目前存在10種類(lèi)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(lèi)：
1、速度定義了從設(shè)計(jì)到完成可以制造給定部件的速度。
2、成本是創(chuàng)建單個(gè)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(shí)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(guò)程中可以輕松定制或修改設(shè)計(jì)。
6、可訪問(wèn)性粗略衡量一個(gè)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(duì)單個(gè)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。