金屬3D打印技術，引領新世界

2015-02-25 02:58:45編輯潘娜

天津冶金 2015年1期

關鍵詞：汽車

（編輯潘娜）

（本刊編輯部）

金屬3D打印技術，引領新世界

（編輯潘娜）

3　D打印技術是什么？

3D打印技術出現在20世紀90年代中期，是目前全球最尖端的幾項技術之一，該技術甚至被人看作引領第三次工業革命的新技術。3D打印（3D printing）是快速成形技術的一種，它以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。3D打印技術在工業設計、建筑、工程和施工（AEC）、汽車、航空航天、醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、珠寶、鞋類、槍支及其他領域都有所應用。

金屬3　D打印機究竟為何物?

3D打印技術成型是將金屬熔融后疊加。從金屬制造和加工業來說，3D打印基本原理是將零件數字化模型進行空間網格化，通過像素化分解成為一個個空間點陣，然后利用金屬微量熔融或燒結的沉積技術，將零件一層層堆積而成，它的成型原理類似于目前普遍使用的激光打印機，普通的激光打印機所打印的是平面圖形，而3D打印則是通過累計一層一層的打印圖形形成空間三維構型實體。

金屬打印機實物圖（EOSING M 270）

模型飛機

這是一架成功試飛的利用3D打印技術制造的模型飛機。飛機翼展約2米，所有零部件都是通過3D打印機制造出來的。

《鋼鐵俠2》手部道具

該手部道具也是3D打印的產物。

金屬3　D打印機加工流程

鋪粉裝置先把金屬粉末平推到成型缸的基板上，激光束再按當前層的填充輪廓線選區熔化基板上的粉末，加工出當前層，然后成型缸下降一個層厚的距離，粉料缸上升一定厚度的距離，鋪粉裝置再在已加工好的當前層上鋪好金屬粉末。設備調入下一層輪廓的數據進行加工，如此層層加工，直到整個零件加工完畢。整個加工過程在通有惰性氣體保護的加工室中進行，以避免金屬在高溫下與其他氣體發生反應。

金屬3　D打印技術

隨著科技發展及推廣應用的需求，利用快速成型直接制造金屬功能零件成為了快速成型主要的發展方向。金屬零件3D打印技術發展迅速，已成為現代金屬零部件制造的有效手段，在航空航天、汽車、醫療、家電等各個領域得到了一定應用。

金屬3D打印快速成型方法

中國鈦合金3D打印機制造的大型承力金屬零件

中國展示世界最大3D打印鈦合金戰機零件

王華明教授主持的"飛機鈦合金大型復雜整體構件激光成形技術"項目獲得國家技術發明一等獎，即用激光技術將鈦合金逐層堆積，制造出鈦合金飛機整體構件，是3D打印的核心技術。

最近幾年，中國航空工業捷報頻傳，先進戰斗機，艦載機，運輸機接踵而出，其中最為引人關注的是，在2013年全球3D打印熱潮中，以北航和西工大兩個科研主體帶動，沈飛、成飛、西飛等數家航空制造企業為主體，成為全球第二個能夠在實際應用中利用3D打印技術制造飛機零件的國家。

裝配有3　D金屬零件的戰機

英國首架裝配3D打印金屬零件戰機試飛成功。

國內首例鈦合金3　D打印下頜骨

這是國內首例采用鈦合金3D打印技術進行下頜骨缺損個體化功能修復的病例。江蘇孫女士因腫瘤導致左側下頜骨被嚴重破壞，醫生在術中切除病變下頜骨后，將3D打印的鈦合金下頜骨植入，成功實現了下頜骨切除后的即刻個體化功能修復。

鈦合金醫學植入體

EOS M PI人工植入體

EOS MP1鈷鉻合金具有優良的機械性能、耐腐性能和耐高溫性能。此合金多用于義齒、人工植入體、航空發動機等。

M 270 3D金屬打印機制造的金屬牙冠

EOS公司將該設備應用在牙橋牙冠的批量生產中，目前成型工藝已經很成熟，一次成型牙冠可以達到500個。

汽車用鑄造件

利用3D打印機試驗性生產制造的汽車金屬部件樣品。

金屬3　D打印技術的未來

隨著制造技術的不斷發展，金屬零件3D打印金屬將會在更多的領域得到應用，極大地改變人們的工作和生活方式。設計人員不再受到傳統工藝和制造資源的約束，拓展了產品的創意空間，降低研發成本，縮短研發周期，不斷增強工藝制造能力。未來，金屬零件3D打印將在航空航天、生物醫療、汽車制造、工業模具等工業領域得到更為廣泛的應用。