如今，隨著科技的快速發(fā)展，具有短期制造、按需制造、快速原型優(yōu)勢的金屬3D打印技術(shù)，正在使很多不可能成為可能。
目前市場上主流的金屬3D打印技術(shù)主要有以下五種：激光選區(qū)燒結(jié)（SLS）、納米顆粒噴射金屬成型（NPJ）、激光選區(qū)熔化（SLM）、激光近凈成型（LENS）和電子束選區(qū)熔化（EBSM）技術(shù)。下面，給大家介紹一下這五種金屬3D打印技術(shù)的基本工作原理。
01、SLS激光選區(qū)燒結(jié)
工作原理：預(yù)先在工作臺(tái)上鋪一層粉末材料，激光在計(jì)算機(jī)控制下，按照界面輪廓信息，對實(shí)心部分粉末進(jìn)行燒結(jié)，然后不斷循環(huán)，層層堆積成型。
SLS法采用紅外激光器作能源，使用的造型材料多為粉末材料。加工時(shí)，首先將粉末預(yù)熱到稍低于其熔點(diǎn)的溫度，然后在刮平棍子的作用下將粉末鋪平；激光束在計(jì)算機(jī)控制下根據(jù)分層截面信息進(jìn)行有選擇地?zé)Y(jié)，一層完成后再進(jìn)行下一層燒結(jié)，如此循環(huán)往復(fù)，層層疊加，直到三維零件成型。最后，將未燒結(jié)的粉末回收到粉末缸中，并取出成型件。
由于該成型方法有著制造工藝簡單，柔性度高、材料選擇范圍廣、材料價(jià)格便宜、成本低、材料利用率高、成型速度快等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于鑄造業(yè)，并且可以用來直接制作快速模具。
02、NPJ納米顆粒噴射金屬成型
工作原理：先將金屬以液體的形式裝入3D打印機(jī)，打印時(shí)用含金屬納米顆粒的液體噴射成型。然后通過加熱將多余的液體蒸發(fā)留下金屬部分，最后通過低溫?zé)Y(jié)完成成型。
該成型方法能夠使用普通的噴墨打印頭作為工具，無需借助任何外力即可通過專門的技術(shù)融化去除支撐結(jié)構(gòu)，因?yàn)槭峭ㄟ^融化去除的，理論上可以無限添加，給予設(shè)計(jì)師更大的自由。除金屬材料外，其在陶瓷技術(shù)上的突破使得應(yīng)用擴(kuò)展至牙科、醫(yī)療和特定工業(yè)領(lǐng)域。
03、SLM激光選區(qū)熔化
工作原理：利用高能量激光束將三維模型切片后的二維截面上的金屬合金粉末熔化，由下而上逐層打印出任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)和接近100％致密度的金屬零件。
SLM技術(shù)主要利用CAD三維軟件設(shè)計(jì)三維模型，并導(dǎo)出為切片軟件能夠識(shí)別的文件格式；對三維模型進(jìn)行切片操作并添加支撐和分層處理，得到三維模型的截面輪廓數(shù)據(jù)；利用路徑規(guī)劃軟件對輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描路徑處理，將路徑規(guī)劃后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入SLM設(shè)備中，工控機(jī)按照每層輪廓的掃描路徑，控制激光束選區(qū)逐層熔化金屬合金粉末，逐層堆疊成致密的三維金屬零件實(shí)體。
SLM技術(shù)的優(yōu)勢在于對材料利用率高，所制造的金屬零件尺寸精度高，且能夠自由設(shè)計(jì)。其局限性在于設(shè)備組件成本高、無法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品批量生產(chǎn)、加工所需金屬合金粉末標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。因此，SLM主要應(yīng)用于在航空航天、生物醫(yī)療等領(lǐng)域，適合于鈦合金、鎳合金等貴重和難加工金屬零部件的制造。
04、LENS激光近凈成型
工作原理：計(jì)算機(jī)將零件的三維CAD模型分層切片，得到零件的二維平面輪廓數(shù)據(jù)，將輪廓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)控工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡。同時(shí)金屬粉末以一定的供粉速度送入激光聚焦區(qū)域內(nèi)，快速熔化凝固，通過點(diǎn)、線、面的層層疊加，最后形成三維近凈形的金屬零件。
LENS可實(shí)現(xiàn)金屬零件的無模制造，成形得到的零件組織致密，具有明顯的快速熔凝特征，力學(xué)性能很高，并可實(shí)現(xiàn)非均質(zhì)和梯度材料零件的制造以及鈦合金等高強(qiáng)度金屬件加工。
05、EBDM電子束選區(qū)熔化
工作原理：先將零件三維CAD模型進(jìn)行切片分層處理，將得到的離散數(shù)據(jù)輸入成形系統(tǒng)。在成形系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱處理，然后，電子束會(huì)根據(jù)零件CAD數(shù)據(jù)熔化預(yù)先鋪好在工作臺(tái)上的粉末，一層加工完成后，工作臺(tái)下降一個(gè)層厚的高度，再進(jìn)行下一層鋪粉和熔化，同時(shí)新熔化層與前一層熔合為一體。如此反復(fù)進(jìn)行，層層堆積，直接成型制造出三維零件。
EBDM技術(shù)具有加工速度快、能量利用率高、真空污染小、構(gòu)件殘余應(yīng)力小、無反射等優(yōu)勢，特別適合活性、難熔、脆性金屬材料的直接成型，在航天航空、生物醫(yī)療汽車模具等領(lǐng)域具有廣闊前景。
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