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(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、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(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(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(duì)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(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。

EOS北美航空航天業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理Scott Killian表示，當(dāng)公司開始時(shí)，他們很容易轉(zhuǎn)向增材制造服務(wù)供應(yīng)商的部分零件。 “一旦公司投入生產(chǎn)，他們就必須弄清楚供應(yīng)鏈?zhǔn)欠袢阅軡M足他們的需求，”他補(bǔ)充說。 “現(xiàn)在有很多潮流和流動(dòng)讓供應(yīng)鏈增加?！?br>許多航天公司直接與EOS（一家德國(guó)3D打印機(jī)制造商）或由增材制造服務(wù)提供商運(yùn)營(yíng)的EOS設(shè)備上的打印部件合作。 Killian可以討論的火箭客戶是Launcher。這家開發(fā)3D打印銅雙金屬發(fā)動(dòng)機(jī)的紐約公司已同意與EOS展開聯(lián)合營(yíng)銷活動(dòng)。
“他們希望公開談?wù)撍麄冋谧鍪裁匆约八麄冋谧鍪裁?，”基利安說。 “他們還希望在他們前進(jìn)的過程中與我們密切合作?！?br>Launcher在5月發(fā)布推文，它生產(chǎn)出世界上的3D打印燃燒室，由單個(gè)部件組成。
由于EOS開始公開談?wù)撈渑cLauncher的合作，許多運(yùn)載火箭開發(fā)商已聯(lián)系該公司討論增材制造。 Killian說，一些早期公司已經(jīng)考慮了EOS機(jī)器的價(jià)格標(biāo)簽并決定不購(gòu)買機(jī)器。
“我們實(shí)際上遇到過這些創(chuàng)業(yè)公司的情況，他們與我們交談并決定與服務(wù)部門合作，直到將設(shè)備帶入并自行完成工作才有意義，”Killian說。 “我們不一定會(huì)直接與很多火箭公司做很多事情，但我們的平臺(tái)在那里幫助他們?！?br> 3D打印新型熱電裝置創(chuàng)效率記錄-3d打印資訊
英國(guó)的研究人員在3D打印電子產(chǎn)品的性能方面取得了突破，通過一種新穎的制造方法創(chuàng)造出一種新型熱電裝置，將廢熱轉(zhuǎn)化為能源。該團(tuán)隊(duì)在《先進(jìn)能源材料》雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于其工作的論文。
研究人員表示，該裝置由斯旺西大學(xué)SPECIFIC創(chuàng)新和知識(shí)中心的研究人員開發(fā)，將熱量轉(zhuǎn)換為電能，其效率比以前打印設(shè)備的性能高50％。該中心旨在開發(fā)減少碳排放的技術(shù)，包括更的建筑和工業(yè)流程。

精速三維在3d打印行業(yè)深耕多年，可以為您的項(xiàng)目尋找的3D打印服務(wù)的成本解決方案需要一些研究，這可以確保你得到比你應(yīng)得的更多，沒有浪費(fèi)或挫折。幸運(yùn)的是，互聯(lián)網(wǎng)上充斥著關(guān)于3D打印服務(wù)的建議：
·網(wǎng)站：現(xiàn)在很多網(wǎng)站都會(huì)有文章分享3D打印服務(wù)的經(jīng)驗(yàn)。您可以在使用服務(wù)之前咨詢他們。
·3D打印論壇：基于用戶的技術(shù)論壇在3D打印服務(wù)方面擁有豐富的手經(jīng)驗(yàn)，您可以使用。由于客戶除了告訴他人他們的經(jīng)驗(yàn)之外，沒有任何動(dòng)機(jī)，他們敢于指出，官方網(wǎng)站可能沒有提及服務(wù)缺陷和差距。論壇還為您提供了與其他3D打印機(jī)交談的優(yōu)點(diǎn)，并在選擇服務(wù)時(shí)提供有用的提示。
·報(bào)價(jià)：3D打印服務(wù)提供個(gè)性化的報(bào)價(jià)。您可以上傳您的設(shè)計(jì)，選擇材料，并讓他們知道您的航運(yùn)地址，無需支付，以便您可以看到全部成本。

3D印刷的新技術(shù)"智能微鑄造"，由華虹科技大學(xué)數(shù)字設(shè)備和技術(shù)的"張海鷗"教授領(lǐng)導(dǎo)，成功地生產(chǎn)了批具有鍛造性能的高端金屬零件的3D打印。長(zhǎng)期以來，這一技術(shù)改變了西方主導(dǎo)的“鑄、鍛、磨分離”的傳統(tǒng)制造歷史。
據(jù)了解，雖然3D打印已成為一種前沿制造技術(shù)，但目前全球3D印刷行業(yè)正處于“模型制造”和“呈現(xiàn)”階段。張海鷗團(tuán)隊(duì)經(jīng)過十多年的攻關(guān)，自主研發(fā)了微型鑄鍛同步復(fù)合設(shè)備，并創(chuàng)造性地將金屬鑄鍛技術(shù)融為一體。實(shí)現(xiàn)了世界的顛覆性的鑄鍛創(chuàng)新，極大地提高了零件的強(qiáng)度和韌性，提高了零件的疲勞壽命和可靠性。
目前，采用“智能微鑄造”印刷的高性能金屬鍛件長(zhǎng)度已達(dá)2.2米，約260公斤。現(xiàn)有設(shè)備印刷了飛機(jī)用鈦合金、船用潛水器、核電用鋼等八種金屬材料。
這種微鑄造和鍛造生產(chǎn)的部件、技術(shù)指標(biāo)和性能比傳統(tǒng)鑄件更穩(wěn)定。同時(shí)，該工藝以金屬絲為原料，材料利用率達(dá)到80%以上。金屬絲材料的價(jià)格約為目前常用的激光粉末滅火劑的1/10。由于該工藝可以同時(shí)控制零件的形狀和組織性能，大大縮短了生產(chǎn)周期：制造了重量為2噸的大型金屬鑄件，過去需要3個(gè)多月，只需10天左右。
借助鑄造、鍛造、銑削一體化的三維打印技術(shù)，實(shí)現(xiàn)等軸細(xì)晶、高強(qiáng)度、高均勻性、致密性和復(fù)雜形狀的三維打印，是世界上個(gè)實(shí)現(xiàn)三維打印的金屬鍛造。該技術(shù)可應(yīng)用于航空航天、、汽車等領(lǐng)域。
你可能不知道的十大3D打印大型物件-3d打印資訊
3D打印，也被稱為附加制造，使定制生產(chǎn)的小和大對(duì)象更加個(gè)性化。
3D打印可能是小型定制機(jī)械零件最有用的快速制造。然而，這種技術(shù)也可以產(chǎn)生非常大的結(jié)構(gòu)和物體。

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(diǎn)金屬或高分子材料的混合粉末，在加工工藝中熔化低熔點(diǎn)材料，但不熔化高熔點(diǎn)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(jìn)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(jìn)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(chǎng)，它需要將金屬?gòu)某?0攝氏度加熱到高達(dá)1000度的熔點(diǎn)，這就需要消耗大量的能源。
2 優(yōu)勢(shì)＆技術(shù)限制
SLM主要優(yōu)點(diǎn)：
SLM成形的金屬零件密度高，可達(dá)到90%以上。
拉伸強(qiáng)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(shí)間也長(zhǎng)，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(shí)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(jiān)硬，以抵抗殘余應(yīng)力的影響。應(yīng)力退火可大部分殘余應(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(jià)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(jí)的增強(qiáng)制造。