金属3D打印技术研究现状及其趋势

3D打印技术是将原材料采用层层堆积法使其成型的一种增材制造新技术,目前,金属3D打印技术主要包括粉末床熔合技术(PBF)与定向能量沉积技术(DED)。PBF技术又包括选择性激光烧结技术(SLS)、选择性激光熔化成形技术(SLM)、直接金属激光烧结技术(DMLS)、电子束熔化成形技术(EBM)等。DED技术则主要包括直接金属沉积(DMD)、激光工程化净成形技术(LENS)、电子束自由成形制造(EBFFF)、电弧增材制造等。其中SLS、SLM、EBM、LENS是应用较为广泛的金属材料3D打印技术。本文主要介绍了SLS、SLM、EBM、LENS四种技术研究现状,并总结了金属3D打印技术未来可能的发展趋势。     

电场驱动熔融喷射沉积高分辨率3D打印

针对传统熔融沉积成型面临的成型精度低和打印材料受限, 基于电流体动力熔融沉积在成形高度、材料种类、基板导电性和平整性、3D成形能力等方面的不足和局限性, 本研究提出一种电场驱动熔融喷射沉积3D打印新工艺, 其采用双加热集成式喷头并施加单极脉冲高电压(单电势), 利用电场驱动微量热熔融材料喷射并精准沉积来形成高分辨率结构.引入两种新的打印模式: 脉冲锥射流模式和连续锥射流模式, 拓展了可供打印材料的种类和范围.通过理论分析、数值模拟和实验研究, 揭示了所提出工艺的成形机理、作用机制以及成形规律.利用提出的电场驱动熔融喷射沉积3D打印方法, 结合优化工艺参数, 完成了三个典型工程案例, 即大尺寸微尺度模具、大高宽比微结构、宏微跨尺度组织支架和网格三维结构.其中采用内径250 μm喷头, 打印出最小线宽4 μm线栅结构, 高宽比达到25:1薄壁圆环微结构.结果表明, 电场驱动熔融喷射沉积高分辨率3D打印具有打印分辨率高、材料普适性广、宏/微跨尺度的突出优势, 为实现低成本、高分辨率熔融沉积3D打印提供了一种全新的解决方案.      

3D打印金属材料中孔隙率的影响因素和改善方法

选区激光熔融技术是精细激光快速成形技术领域中最具发展潜力的金属3D打印技术之一, 但在快速成形过程中的急速加热和快速凝固导致材料出现孔隙、裂纹等缺陷。本文介绍了对选区激光熔融技术制备金属材料孔隙率的影响因素, 包括激光功率、扫描速率、环境气氛、纳米粉末复合掺杂等; 讨论了降低孔隙率的后处理方法, 如热处理、塑性变形等, 旨在研究对3D打印金属材料孔隙率的影响规律, 从而获得性能优良的打印材料。     

英国混合制造技术有限公司获得首个国际增材制造奖

<正>2015年3月4日—3月7日在美国奥兰多市举办的发展生产会议期间,英国混合制造技术有限公司获得了首个国际增材制造奖,并获得了2万美元的奖金以及价值8万美元的媒体包裹。混合制造技术有限公司在多轴数控机床上集成了定向能量沉积技术,开发出能在1台设备上完成金属沉积、修整和零件检测等功能的技术。根据所使用的增材制造工艺,可使用工具自动转位装置对这种设备进行调整。该技术通过在已有的数控设备上安装可变换的沉积头,即可打印金属材料,不必另外购买1套独立的3D打印设备,开辟了利用     

3D打印技术发展现状

本文重点介绍了目前3D打印的主流技术,包括选择性激光烧结技术、熔积成型法、分层实体制造法、微喷射粘结技术等。同时对3D打印材料的发展现状及3D打印技术的局限性进行了分析,特别对用于3D打印用金属粉末进行了详细介绍。     

NdFeB增材制造技术的研究现状及应用展望

NdFeB稀土永磁体常用于电机或硬盘驱动器，可将电能转换为机械能，其制备过程复杂，涉及多项加工工序。近年来，增材制造等近终成形制造技术迅猛发展，其加工工序具有短流程特点，可大幅降低材料损失、能源消耗、加工周期和人工成本。冷喷增材制造等工艺可用于生产粘结NdFeB磁体。烧结NdFeB磁体的粉末粒度较小，在与增材制造工艺结合过程中难度较大，选择性激光烧结等熔融增材制造法是比较可行的制备方式。间接3D打印技术把3D打印与粉末冶金的挤出打印工艺结合起来，有望应用于NdFeB磁体制备。     

增材制造用金属粉末原材料检测技术

增材制造技术又称3D打印,自提出以来受到国内外学者的广泛关注。金属材料的增材制造相比于其他材料难度较大,对于原材料、工艺控制等方面的要求更严苛。针对国内的增材制造用粉末生产及使用情况,本文从金属粉末粒度分布、形貌和流动性检测方法三个方面,结合实际生产、检测的经验,分别讨论了各种粉末检测方法对于增材制造技术的适用性和可行性。     

金属材料增材制造技术的应用研究进展

金属材料增材制造技术作为3D打印应用的重要方向之一,已经有30多年的发展历程,相比传统加工制造方式具有周期短、效率高、节约材料以及特别适合成形复杂零件等优点。首先介绍了金属材料增材制造技术的基本原理和发展历程,列举了世界各国在3D打印技术领域推出的发展规划和技术规范,简述了金属材料增材制造在国内外应用研究现状及其取得的成果,最后指出金属材料增材制造技术需要在金属粉末、零件表面质量、成形尺寸、国际标准等方面进行重点研究。     

激光粉床融合增材制造技术概论

增材制造技术又称"3D打印技术",作为第三次工业革命的代表性技术之一,越来越受到社会的广泛关注。本文在详细介绍3D打印材料、工艺的基础上,分析了3D打印技术的现状和存在的问题,并进一步展望了3D打印技术的应用趋势。3D打印技术以其独特的工艺过程,将给制造技术带来革命性的发展,深刻改变传统行业的产业模式,实现从传统制造向智能制造迈进。     

粉末床熔融成形铜及铜铬系合金研究进展

近年来,越来越多的研究报道了粉末床熔融成形技术。这一技术通过热源扫描熔化粉末,逐层堆积直接成形复杂三维金属零件结构,能够极大地缩短产品生产周期,提高生产效率,特别是在选区激光熔化（SLM）以及选区电子束熔化（SEBM）制备铜及铜铬系合金方面取得了很大的突破。本文综述了粉末床熔融成形技术的基本原理和优势,以及在增材制造（AM）技术中,铜系材料打印存在的主要困难。介绍了不同制备方法对材料性能的影响,重点对比了SLM工艺在铜系金属上的高反射率问题,进而阐明提高铜对激光的吸收率是该成形技术的研究重点,以及SEBM工艺在铜系金属中存在的表面粗糙度问题的重要性。探讨了更为前沿的一种电子束-激光符合选区融化（EB-LHM）技术,虽然其工艺更复杂但能结合不同打印方法提升性能。探讨了不同成形工艺对材料微观结构和力学性能的影响,并对材料的打印方式进行了评价。最后对目前该领域存在的问题和未来的研究方向进行了展望。     

用于石油天然气行业的3D打印钛件获劳氏船级社认证

<正>近日,全球工程、技术和商业服务公司劳氏船级社(Lloyd’s Register of shipping,LR)宣布了一个用于石油和天然气行业的3D打印钛零件首次获得认证。LR并没有打印这个零件,而是用其现有框架来监督和认证整个过程,这也许能为制造商提供进一步的指导来认证其他3D打印组件。获得认证的零件由Safer Plug Company(SPC)设计,由AM(Metal Additive Manufacturing)生产公司3TRPD用粉末床熔融工艺3D打印而成,是一个用于管道中的钛入口歧管(gatewaymanifold)。     

一种用于3D打印的钛合金粉末制备技术研究

钛合金粉末3D打印技术凭借着成本低廉、成型速度快、原料制备简单、制造的产品性能优良等特点,近年来已经成为很多领域重点使用和研究的对象。针对这样的发展需求,本文以3D打印的钛合金粉末制备技术为研究对象进行深入的探究。首先对3D打印的钛合金粉末制备的方法进行了简要说明和总结,然后对粉末钛合金3D打印的应用前景和未来的发展方向做了说明。     

3D打印钛合金薄壁构件的研究进展

钛合金薄壁构件具有质量轻、结构紧凑等优势,然而因其轴向尺寸大、壁厚薄和形状复杂等几何特征,传统成形技术在成形薄壁构件时流程长、工艺复杂,严重限制了钛合金薄壁构件的应用。金属粉床3D打印技术可快速成形复杂异形零部件。为此,对电子束选区熔化技术(SEBM)和激光选区熔化技术(SLM)的成形能力和成形钛合金薄壁构件的微观组织、力学性能和表面粗糙度进行综述,并分析3D打印高性能精密复杂整体钛合金薄壁构件的发展趋势,为轻量化钛合金薄壁构件在高端装备上的应用提供参考。     

3D打印机成型精度分析研究与优化设计

这种3D打印技术是在三维模型中逐层打印的。常用术语是制造过程,例如3D数字模型文件。当今市场中3D打印机打印的基本原理与喷墨打印机的基本原理相似。唯一的区别是3D打印机比打印2D的普通打印机打印3D产品和打印更多的材料。印刷材料通常是墨水和纸张。有很多这样的打印机。对于此打印机,3D打印机常用的材料是树脂,金属,塑料,粉末和陶瓷。3D打印机中的计算机可以逐层控制"打印材料",沿着扫描路径进行打印,最后控制计算机蓝图以打印三维产品。在该技术的发展历史中,可以预测未来的发展状况。会有某些设计问题,不可能做到完美,只能慢慢地改善和减少问题。3D打印技术是个性化产品定制的重要生产方法。自身的结构和整体设计代表了该技术的发展状况。对于3D打印技术,进行了3D打印机成型精度分析研究与优化设计,利用该设备可以设计和制造用于新生产过程的实际设备。     

电流体动力喷射3D打印工艺参数对泰勒锥和打印图形的影响和规律

电流体动力喷射3D打印是一种新型微纳增材制造技术,它具有成本低、结构简单、精度高、打印材料广泛等突出特点和优势.但是,由于电流体动力喷射3D打印的打印速度快、喷嘴和基底打印距离小,特别是对于微尺度特征图形的打印,其实际图形及打印质量难以直接观测,而且影响打印图形精度和质量的工艺参数较多,各个工艺参数相互耦合和相应作用.因而直接有效的控制打印图形的精度(线宽)和质量(线边缘粗糙度)是其面临的一个挑战性难题.本文提出一种通过调整打印工艺参数间接控制泰勒锥形状和尺寸,进而实现对于打印图形精度和质量有效控制的新方法.建立了线宽与工艺参数、材料性能和基底关系的理论模型;通过实验,系统研究并揭示了电流体动力喷射3D打印工艺参数对泰勒锥和打印图形的影响及其规律;优化出针对同一喷嘴较为理想的喷印工艺窗口;并通过典型实验工程案例研究,采用内径60 μm喷嘴实现了最小线宽3 μm打印,验证了实验研究结果的正确性和有效性.本文提出的方法和实验研究结果为电流体动力喷射3D打印的打印精度、图形质量和打印稳定性改进及提高奠定了基础,并为简化和易于操作提供了一种切实可行的方法.      

ASTM公布金属增材制造医疗、航空航天及其他零件国际标准

正近日,ASTM发布了新的国际标准,针对使用金属增材制造技术的医疗、航空航天及其他零件。标准编号为F3303,介绍了使用激光或电子束粉末床熔合技术制作零部件的工艺,并概述了配置、控制数字数据的相关步骤。该标准由ASTM国际材料工艺小组委员会制定,属于增材制造技术委员会的一部分。另一条即将公布的标准为F3318,适用于激光粉末床熔合技术打印的铝合金零部件。     

波音和欧瑞康合作推进钛航空零部件3D打印技术发展

正波音和瑞士技术集团欧瑞康已签署合作伙伴关系,将共同推进3D打印技术发展。为期5年的合作伙伴关系将首先专注于航空航天工业用结构性钛组件的粉末增材制造技术,目标是从初始粉末管理到成品的所有标准化。3D打印是以金属金粉末等为原料,通过激光熔化逐层堆积的方式来构造物体。近年来3D打印取得     

美国ExOne公司推出6种3D打印用新材料

<正>美国ExOne公司为其制造的3D打印设备开发出了6种新的打印用材料,分别是:钴铬合金、IN718合金、17-4不锈钢、316不锈钢和硬质合金。ExOne公司为3D打印工艺开发出的新的打印用材料,扩大了其客户发展项目。在ExOne公司制造的设备上使用这些材料,将会进一步推动喷粘结剂技术应用的发展。这组     

Primus Aerospace采用无支撑金属3D打印技术生产钛航空组件

<正>2021年3月16日,美国航空航天公司Primus Aerospace购买了Velo3D公司的Sapphire金属3D打印系统。Sapphire金属3D打印系统是Velo3D公司的新一代金属增材制造(AM)系统,也是Velo3D公司推出的第一台钛及钛合金专用的3D打印机。Sapphire系统使用了金属激光粉末床融合技术,常规系统通常需要支撑45°以下的表面,     

3D打印技术在机械制造中的应用研究

针对传统机械加工技术难以制造出结构复杂以及冗余度高的零部件的难题,本文引入3D打印技术,这个集机、电、光、金材等学科的快速成型技术,通过数字建模的方法对结构复杂的机械零件建立数学模型,利用一些粘合度高的粘合剂逐层构造出实物。基于这些优点,使得3D打印技术在机械加工制造中得到了大范围的推广和应用。文章列举了普通机械零件的加工和高精度零件的加工,证实3D打印技术在简化加工工艺和工序方面优于传统制造技术,对零件的加工精度、加工质量和成品的稳定性方面得到了保证。