金属 3D 打印 101

对于许多人来说，金属 3D 打印与制造业的关系是有限的。然而，随着该技术变得更容易获得，它已被用于制造和生产设施。在这篇博文中，我们首先探讨了公司选择金属 3D 打印的原因，以及不同金属增材制造技术的工作原理。

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为什么选择金属增材制造？

与传统金属加工方法相比，金属 3D 打印具有许多优势。所有形式的增材制造都有一个共同点，即小批量和大批量生产的每个零件成本相同。这允许以可承受的成本小批量生产定制零件。另一个好处是复杂性是免费的。 CNC 花费数千美元并需要多台机器设置的复杂组件可以轻松进行 3D 打印，而价格却只有其中的一小部分。这对于难以加工的金属尤其有利。由于 3D 打印过程是增材制造的，因此可以轻松打印钛和因科镍合金等通常难以切割的材料。最后，金属增材制造可以制造任何其他方式无法制造的零件。这使工程师能够更具体地为其功能设计组件，而不受传统制造的典型限制。‍

金属增材制造的工作原理是什么？

有许多不同类型的金属 3D 打印，就像塑料打印一样，每种都适用于不同的制造目标。他们共同的中心思想是逐层构建金属部件的行为。以下是四种最常见的金属增材制造类型及其工作原理。

粉床融合

该系列的打印机将一层细粉均匀地分布在构建板上，然后在每一层有选择地熔化零件的横截面。您可能听说过此类别中的一些技术包括选择性激光熔化 (SLM)、直接金属激光烧结 (DMLS) 和电子束熔化 (EBM)。

粉末床融合方法的一个优点是它们可以实现非常高的分辨率，这对小型或更精密的零件有利。缺点是这些机器（考虑到设施升级和后处理设备）的成本高达 100 万美元。此外，用户必须采取额外的预防措施，因为他们直接处理危险的金属粉末。

直接能量沉积 (DED)

DED 工艺涉及从打印头沉积和熔合金属原料以构建零件层。 DED 机器包括电子束增材制造 (EBAM) 和激光材料沉积 (LMD)。

DED 机器非常适合大型零件，并且由于它们不使用金属粉末，因此不需要与基于粉末的技术相同的预防措施。不利的一面是，这些打印机的分辨率往往较低，并且与粉末床打印机一样昂贵。

粘合剂喷射

与粉末床融合类似，这些打印机分配金属粉末层，但不是用激光烧结，而是在每一层分配粘合剂。这会产生一个松散粘附的金属部件，然后在熔炉中烧结以产生最终的金属部件。烧结熔化掉粘合剂并将粉末均匀加热至略低于其熔点，使零件融合在一起成为最终的金属零件。

粘合剂喷射技术的优势在于它可以比其他方法更快地制造精密零件。一次可以打印数十个零件，然后在大型熔炉中烧结，从而实现生产级 3D 打印。与粉末床融合方法类似，粘合剂喷射非常昂贵，而且进入门槛很高：系统成本超过 100 万美元，并且需要特殊步骤来处理金属粉末。

结合粉末挤出

这种新形式的金属 AM 以及 Markforged Metal X 所采用的方法使用结合在蜡质聚合物中的金属粉末来制造零件。这种金属-塑料混合物通过喷嘴熔化并打印，类似于 FFF 3D 打印。然后，为了去除非金属颗粒并生产出最终的金属部件，这个“绿色”部件在溶剂中被清洗并在一个特殊的炉子中烧结，类似于粘合剂喷射。

结合粉末挤出比其他选项便宜得多，成本不到 200,000 美元。它也更安全，更用户友好；粉末结合在灯丝中时不再危险。一个缺点是，由于多步骤过程，零件的制造时间可能会更长。

金属增材制造已经演变成一系列多样化的工艺，带来了其他制造方法无法提供的好处。随着系统价格的不断下降，金属 3D 打印机成为一种常见的制造工具只是时间问题。要了解已经从金属增材制造中获益的企业，请查看我们的案例研究。