金属 3D 打印的 5 个创新用例

根据今年的 Wohlers 报告，金属 3D 打印在去年取得了快速增长。虽然并非所有工业应用都适用于该技术，但在某些情况下，金属 3D 打印可能是正确的制造选择。更大的设计自由度、复杂性和更低的成本：这些优势以及更多优势表明投资金属 3D 打印技术可以帮助公司生产创新产品。今天，我们将看看金属 3D 打印的应用，这些应用已经被证明非常适合这种制造方法。

医疗器械

医疗行业长期以来一直使用 3D 打印来创建用于手术计划的原型和 3D 模型。生物医学和医学 3D 打印的巨大发展现在也使更个性化的护理成为现实。在这里，金属 3D 打印应运而生，为医疗保健专业人员提供了一种经济高效的方式来生产定制的一次性医疗设备 ，例如植入物和假牙，它们是专门针对患者的解剖结构量身定制的。

使用铸造或机械加工等传统方法制造如此复杂的设备并不容易，尤其是由于生产成本高昂。另一方面，金属 3D 打印特别适合以小批量创建高度复杂的零件的任务，使其成为医疗应用的经济可行的替代方案。

一系列生物相容性金属，如钛、钴铬合金、钽以及贵金属，如金、银和铂，已经可用于 3D 打印医疗设备。一个很好的例子：多亏了金属 3D 打印，一位澳大利亚神经外科医生能够生产出钛脊柱植入物来缓解患者的神经疼痛。该植入物的设计完美契合患者的解剖结构，而现成的替代品无法以同样的方式缓解疼痛。

在牙科领域，金属 3D 打印可用于制造小批量高度定制的牙科部件。 Argen 是一家专注于牙科数字技术的公司，使用粉末形式的金属合金按需生产定制的牙科修复体。在这种情况下。

飞机部件

金属 3D 打印对航空航天业来说是一个巨大的福音，特别是因为该技术可用于制造轻质金属部件，从而提高效率。许多飞机部件已经可以用金属 3D 打印，包括叶轮、热交换器、喷射器和燃烧室衬里。不出所料，虽然这些飞行关键部件必须经过严格的认证程序，但许多部件已经安装在飞机上。例如，空中客车公司的量产商用飞机 A350 XWB 正在使用 3D 打印钛支架。波音公司还将为其 787 梦想飞机安装 3D 打印结构钛部件。

GE 是另一家在金属 3D 打印领域开创先河的公司。除了著名的 3D 打印燃料喷嘴外，该公司还在制造 GE Catalyst，这是一种先进的涡轮螺旋桨发动机，其三分之一以上的部件是使用 3D 打印和各种金属生产的。通过新的设计方法，GE 工程师能够使组件更高效 通过将单独零件的数量从 855 个减少到仅 12 个。这种新设计可以帮助将发动机的燃油消耗降低多达 20%，并实现 10% 的功率增加。

珠宝

珠宝行业已经充分利用金属 3D 打印技术，将以前难以想象的独特设计变为现实。然而，除了设计创新之外，使用金属 3D 打印的优势还包括更快的交货时间、减少的材料浪费（这在昂贵的贵金属的情况下尤其有益）以及在竞争激烈的市场中脱颖而出的机会。

例如，珠宝公司 Boltenstern 使用 EOS 的 PRECIOUS M 080 来创建其“Embrace”珠宝系列，该系列由黄金和铂金 3D 打印而成。使用该技术，Boltenstern 能够实现前所未有的定制化和设计复杂性。同样，制表公司 Montfort 使用高精度金属粘合剂喷射技术为其“Strata”系列手表制造钢表盘，实现了传统制造技术无法实现的高度复杂的几何形状。

备件



对于石油和天然气或国防等行业，管理经常受限的供应在偏远和近海位置更换零件是一项重大挑战。延迟供应并非闻所未闻，尤其是在特别偏远的地区。幸运的是，由于能够在实际使用点附近或实际使用点生产零件，3D 打印可以帮助改变备件的供应链。按需 3D 打印金属零件的前景也有助于降低昂贵的库存成本。

此外，3D 打印也可用于零件没有现有版本的情况。在这种情况下，3D 打印与逆向工程一起可用于经济高效地生产过时零件的复制版本。

工具

也许令人惊讶的是，金属 3D 打印对于创建工具辅助工具也很有价值。作为制造过程的一个关键要素，模具型腔填充有熔化的材料，该材料冷却并硬化以适应型腔的配置。

传统上，模具采用 CNC 铣削加工，可能会经历多次设计迭代，需要数周时间才能实现最终设计。在此过程中浪费了大量材料，导致设置阶段既昂贵又耗时。然而，通过金属 3D 打印，可以更经济地生产注塑模具：该技术仅在需要的地方使用材料，减少材料浪费，实现更频繁的设计更改和更快的周转时间。

此外，通过使用增材制造，工程师可以创建具有改进功能的注塑模具。这可以通过在设计中集成更复杂形状的冷却通道来实现。模具内的均匀传热有助于实现更好的冷却特性。模具供应商 Conformal Cooling Solutions 使用机器人沉积系统和工具钢（碳钢和合金钢）材料来 3D 打印具有共形通道的注塑模具。使用该技术，该公司能够将周期时间缩短 25%，同时提高零件质量。

金属 3D 打印：什么时候才是正确的解决方案？

一般来说，金属 3D 打印是生产复杂的、定制的零件的理想技术，这些零件使用传统的生产方法很难或成本很高。尽管 3D 打印的发展相对较新，但 3D 打印金属部件已经在广泛的应用和行业中显示出巨大的前景。

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