基于金属零件3D打印技术的应用研究

基于金属零件3D打印技术的应用研究

彭 湘 杨 芳 伍 浩 江南工业集团有限公司

3D打印技术能够快速构造物体，打造出普通打印技术无法打印出来的物品。而金属零件3D打印技术在3D打印技术中是最具有发展潜力的一项技术，其在一定程度上改变了人们传统的生活的方式。本文通过对金属零件3D打印技术进行简单了解，进而对金属零件3D打印技术的应用进行探究。

金属零件；3D打印技术；应用研究

引言

3D打印技术与普通的打印技术原理基本相同，是在打印机中放进需要打印东西的原材料，只不过二者使用的材料有很大的区别。普通的打印技术在打印机内放入的是纸张、墨水等，而3D打印机内放置的是金属材料、陶瓷等，是真正的原材料，在电脑的帮助下，通过层层叠加来实施对实物的制造。金属零件结构复杂，体积较小，人工制造有一定的难度，可以利用金属零件3D打印技术轻松解决此类问题，本文对此项技术进行更为具体的分析。

1.金属零件3D打印技术的产生以及发展情况

1.1 金属零件3D打印技术的产生

3D打印技术最早出现在20世纪九十年代。由于人工制作金属零件存在一定的困难，并受到设备、车间等条件的限制，而金属零件是制造工具的基础材料，其制造水平间接影响着工业的发展情况，迫切的需求促进着技术的发展，从而使金属零件3D打印技术出现在人们面前，并促进了人们的生活方式和相关制造业的发展。

1.2 金属零件3D打印技术的分类

金属零件3D打印技术按照金属粉末的添置方式主要分为三类：（1）使用激光照射预先铺置好的金属粉末。当在打印机内铺设好金属粉末，电脑已经设定打印出的金属零件结构时，这些前提工作已经完成的情况下，利用激光照射金属材料，并不断输入金属粉末，保证在成形过程后原材料的充足。这项技术是激光照射与材料输送同时进行的激光净化技术，目前在国内使用广泛。（2）激光选区熔化技术。这项技术与前一种的技术原理相同，只是在工作过程中，激光照射的范围有限，选择固定的区域利用激光进行照射。（3）电子束熔化技术。与第一种操作方法、原理基本相同，只是二者使用的热源不同。

1.3 金属零件3D打印技术在国内的发展情况

根据2016年8月12日发布的新闻来看，我国3D打印技术的发展经历过七次革命，具体发展过程如下图所示：

虽然我国的3D打印技术处于不断发展过程中，但由于起步晚、技术落后等方面的原因，与发达国家相对成熟的技术相比，还存在一定的差距，因此，必须对3D打印技术进行更深层次的研究。

2.金属零件3D打印技术的应用研究

目前，金属零件3D打印技术在不断发展过程中，已经包含很多先进的技术，下文对其中一些技术的应用进行简要概括。

2.1 铸锻焊一体3D打印技术

铸锻焊一体3D打印技术是由我国华中科技大学的一名教授研发的，是我国独立研发的为制造金属零件而研究出来的3D打印技术，并且已经经过实践，成功制造出了金属零件。据相关技术人员进行研究分析，铸锻焊一体3D打印技术在各个领域中都有广泛的应用，其在一定程度上能够对金属零件制造的发展史造成影响。铸锻焊一体3D打印技术具有强大的技术水平，将利用其技术制造出的金属零件与利用激光打印3D技术制造的金属零件相比，其无论是在精细程度还是在材料的使用情况方面都有很大的超越，在精细程度上有50%的提高，在材料使用上，由于铸锻焊一体3D打印技术的材料利用率水平较高，因此能够节省材料。此外，铸锻焊一体3D打印技术主要以金属丝为材料，以电弧为热源，这种金属丝的成本价格低廉，电弧相较于其他技术的热源来说成本价格也十分低。目前，这种技术在国内已经被广泛的应用，无论是在相关金属材料制造厂，还是在制造重要物品的核心零件都取得了很大的成绩，除此之外，其在航天航空、冶金、轮船都有很大的应用，并有很好的发展前景。

2.2 电子束增材制造技术

电子束增材制造技术与铸锻焊一体3D打印技术所用的原料相同，但热源不同。电子束增材制造技术是以电子束作为热源，在高温下对融化和打印金属原件，利用这种方式制造出来的金属零件不含杂质，纯净度较高，并且金属丝在高温下的沉积速率较快，能够节省时间，由于以上原因，其受到相关金属零件制造企业的广泛欢迎。其技术上的特点还能够修复破损的金属零件、增添结构，并且不会有任何痕迹，因此，这项技术被广泛应用到汽车、轮船等的制造当中，并且深受金属零件修理部门的喜爱。另外，目前其主要想向生物技术的领域发展，相关技术人才正努力的对其进行研究。

2.3 惠普多射流熔融3D技术

惠普多射流熔融3D技术是在2014年末刚刚推出的研究成果，其利用热喷墨技术为基础，由于喷头设计的孔径下、密度高，只需要一次运动就能够完成对金属材料的覆盖。惠普多射流熔融3D技术对多个金属零件3D打印技术进行了研究，并总结了目前3D技术中所存在的问题，加以改正，因此其在成本、速度、精确度上都是其它技术无法相比的。其工作的方式也去其他技术所不同，与汉堡的结构类似，金属材料粉末和热源是面包，熔剂和精细剂是夹层，层层都进行铺设，这种技术能够杜绝制造出来的金属材料质量差现象的发生。由于其刚刚走入市场，并没有得到广泛的应用，但其强大的技术水平一定能够使这项技术在各个领域中都得到广泛的应用。

3.结束语

虽然金属零件3D打印技术已经取得先进的技术成果，但这项技术在我国的发展还处于起步阶段，并没有广泛的在市场上推行，除了相关的技术研究人员，各个领域的负责人甚至对这项技术的应用情况一无所知。为了改变这种状况，政府应给与这项技术一定得支持，投入资金的同时，组织技术人才继续对这项技术进行研究，并加大宣传力度，使这项技术在各个领域中都能够得到应用。为了研究出具有我国知识产权金属零件3D打印技术，必须利用大规模的生产和实践等方法，提高技术水平。

[1]赵焰平.金属3D打印技术应用的困惑及解析[J].世界有色金属,2016（11）

[2]李希朝.金属零件3D打印技术的应用研究[J].科技与创新,2016（1）