3D打印材料應用的現狀及發展

2020-10-23

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3D這個詞也許對大多數人來說不會陌生，基本上去過電影院的人看過3D電影，知道3D是一種立體的體驗。那么3D打印技術是什么呢，西迪小編給大家整理分享的這篇文章就是對3D打印技術的一個詳細介紹。3D打印技術是在計算機中將物體的三維模型通過分層軟件分成若干層，通過3D打印設備在一個平面上按照分層圖形、將塑料、金屬或其他材料粘和在一起，形成一個物體的技術。西迪技術在3D打印領域有豐富的經驗，在航空航天、工程機械等行業都有成功應用案例。

3D打印技術具有制作周期短、個性化制造、制作材料多樣、制作成本相對低、應用行業領域廣的特點，在當今社會中備受歡迎，應用范圍非常廣。

金屬3D打印技術是3D打印技術中最前沿最有潛力的技術，可將其分為三種，選區激光熔化、激光近凈成形技術，電子束熔融。這三種技術在西迪公司都有相應應用。

現階段制約3D打印技術發展的主要因素就是打印材料和設備了，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、光敏材料、陶瓷材料和金屬材料。它的形態一般是粉末狀、絲狀、層片狀、液體狀。

我們來重點介紹下金屬材料，3D打印的金屬粉末材料主要有鈦合金、不銹鋼、鋁合金、高溫合金等，還有貴金屬打印材料。鈦合金因為密度低、強度高、耐腐蝕、熔點高，是理想的航天航空材料。不銹鋼是目前最便宜的3D打印材料，經常被用作首飾、功能構件等的3D打印。高溫合金因其強度高、化學性質穩定，不易成型加工和傳統加工工藝成本高等因素目前已經成為航空工業應用的主要3D打印材料。

金屬材料之所以打印難度很大，是因為金屬的熔點很高，涉及到金屬的固液相變、表面擴散以及熱傳導等多種物理過程，需要考慮形成的晶體組織是否良好、雜質和空隙大小等，另外快速的加熱和冷卻還將引起試件內較大的殘余應力。

3D打印金屬粉末不同于傳統的粉末冶金需要的粉末特性，不僅要求粉末的純度高，氧含量低，而且粉末的球形度高，良好的流動性和鋪粉均勻性。

3D打印技術的主要的應用領域包括如下幾方面：

1、醫療領域，現在可以用3D打印制造假牙、股骨頭、膝蓋等骨關節技術應用越來越成熟。

2、航空航天領域，不斷嘗試用3D打印技術，顯示了巨大的發展潛力，利用3D打印技術能減輕飛行器的重量同時減少成本。

3、汽車行業的應用，通過3D打印的方法可以完成汽車零件的定型，再開模具，最后按照傳統方法批量生產，可以使汽車開發成本大大降低。

4、建筑行業，運行3D打印制造建筑模型，方法快速，成本低。

5、產品的模型設計，當一個產品模型設計出來之后，通過3D打印出模型能讓設計部門更好的改良，做出更出色的產品。

目前3D打印的設備和材料，普遍比較昂貴，并且在規模化生產方面不具備優勢，相比傳統的材料，3D材料的選擇局限還是比較大的；3D打印的精度和速度還存在一定的沖突。面臨著這么多的局限，在未來的發展中要轉變方向。

3D打印技術的發展趨勢：

1、未來將開發更多樣化3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、納米材料、復合材料

2、提升3D打印的速度、效率和精度，開拓連續打印、大件打印、多材料打印的工藝方法，提高成品的質量、力學和物理性能。