對于金屬零件的小批量制造,金屬3D打印技術(shù)將被視為首選,該技術(shù)的成功應(yīng)用極大地促進(jìn)了3D印刷市場的發(fā)展,并給制造方法帶來了深刻的變化。長期以來,金屬3D打印技術(shù)被認(rèn)為是萬能的,但作為技術(shù)本身,它有著不可忽視的局限性。
3D打印不同于以往的材料減縮制造,如果生產(chǎn)和制造領(lǐng)域的專業(yè)人員想要成功地利用這一技術(shù)來充分發(fā)揮其潛力,就必須了解其制造過程,并采用增加材料的思維方式,以避免設(shè)計(jì)缺陷。
GB/T1397-1988鋁合金復(fù)合散熱器三維打印
金屬印刷法
目前,金屬3D打印的主要工藝包括SLM、EBM、3DP、透鏡、LMD等。每種工藝都有自己的特點(diǎn)和市場應(yīng)用基礎(chǔ)。金屬3D印刷比塑料印刷復(fù)雜得多。由于其復(fù)雜性,金屬印刷需要使用設(shè)備制造商批準(zhǔn)的材料和工藝,但仍然存在許多失敗的風(fēng)險(xiǎn)。
透鏡和LMD都以粉末噴涂的形式輸送金屬粉末,激光在沉積點(diǎn)熔化粉末。這一過程也可以通過線材完成,這種方法通常用于打印大而低保真度的零件,也可用于修復(fù)零件。
3DP在金屬印花中的應(yīng)用是近幾年興起的一種新工藝,首先采用鍵合法實(shí)現(xiàn)零件的成形,最后通過高溫?zé)Y(jié)實(shí)現(xiàn)冶金熔煉,突破了SLM的效率缺陷和尺寸限制,降低了成本,受到了各大廠家的青睞。
SLM和EBM被分為粉末床熔化技術(shù),激光或電子束熔粉用于熔粉。與其他金屬印刷技術(shù)相比,粉末床熔煉技術(shù)效率更高,但它能以高精度打印復(fù)雜的結(jié)構(gòu)部件,零件的強(qiáng)度和耐久性都很高,因此有必要對零件進(jìn)行更仔細(xì)的設(shè)計(jì)。
上述每一種金屬印刷技術(shù)都能取得良好的效果,并能滿足其應(yīng)用領(lǐng)域。然而,由于目前缺乏設(shè)計(jì)和制造知識(shí),金屬印刷常常被誤解為無所不能。
由SLM印刷的鈦合金的復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件由柵格代替固體。
金屬3D打印不是萬能的
金屬3D印刷以制作傳統(tǒng)工藝無法實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)而聞名,但金屬3D印刷并不是萬能的,也不是所有的設(shè)計(jì)都適合金屬印刷。金屬3D打印服務(wù)提供商經(jīng)常被問到XX零件是否可以印刷,但實(shí)際情況是許多設(shè)計(jì)不能"按原樣打印",客戶需要修改設(shè)計(jì)以避免金屬印刷的制造缺陷。
當(dāng)一些客戶將原本想用SLS或SLA打印的零件換成SLM時(shí),他們會(huì)發(fā)現(xiàn)SLM無法這樣做,因?yàn)榻饘儆∷⒈容^復(fù)雜,需要考慮更多的設(shè)計(jì)問題。
另一個(gè)常見的誤解是金屬打印優(yōu)于傳統(tǒng)減法制造方式,如CNC,實(shí)際上如果減法制造可以完成加工應(yīng)該首先選擇。CNC加工往往可以制造大尺寸零件,效率高,而且針對CNC優(yōu)化的零件可能無法直接進(jìn)行金屬3D打印。金屬打印如SLM、EBM打印尺寸較小,往往需要添加支撐和繁瑣的后處理,這些都會(huì)改變原始的設(shè)計(jì)。
金屬部件打印時(shí)間越長,失敗的風(fēng)險(xiǎn)就越高。零件在反復(fù)的加熱和冷卻過程中產(chǎn)生大量的應(yīng)力,構(gòu)建零件所需的時(shí)間越長,零件在打印過程中由于體積大而變形的可能性就越大,并且內(nèi)應(yīng)力會(huì)一直增加而無法在打印過程中釋放。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定程度時(shí),零件會(huì)發(fā)生翹曲變形甚至脫離基板,此時(shí)打印失敗。這種時(shí)候,CNC加工比金屬打印要更快更經(jīng)濟(jì)。
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