技术概述：何时真正应该使用金属 3D 打印

自成立以来，金属增材制造因其非传统的自下而上方法和围绕其能力的嗡嗡声而引起了工程师和技术爱好者的注意。对于多年来通过减材工艺可靠生产的零件，使用增材制造真的有好处吗？本文讨论了这个问题，并指出了金属 3D 打印在哪些情况下可以成为零件生产的好选择，哪些情况不是。

金属 3D 打印 (DMLS)：工艺概述

CNC加工等传统制造技术通常是减材工艺，这意味着它会去除材料以塑造产品，而金属3D打印技术是增材制造。最常见和流行的金属 3D 打印技术之一是直接金属激光烧结 (DMLS)。

典型的 DMLS 流程首先将 3D 设计 CAD 文件数据切成极薄的层，有效地为每一层生成 2D 模型。

该机器使用高功率光学激光器。在构建室区域内，有一个材料分配平台和一个构建平台以及一个用于将新粉末移动到构建平台上的滚轮。该技术通过使用聚焦激光束将金属粉末局部熔化，将其融合成固体部件。零件是一层一层叠加起来的。

选择金属3D打印的案例

与传统加工相比，金属 3D 打印具有其自身的一系列优势。我们在这里列出了一些值得考虑金属 3D 打印而不是 CNC 加工的案例。

你的设计很复杂

在设计复杂性和自由度方面，金属 3D 打印比传统打印具有巨大优势。许多复杂的设计无法像使用 3D 打印那样简单地使用传统技术制造。看看下面的例子

这种复杂的设计很难使用传统技术进行加工，即使使用 5 轴 CNC 机床也是如此。

这里的另一个优点是复杂性成本低。通过传统制造制造复杂的机械零件需要精度和技能，特别是对于复杂零件的组装，这意味着价格会随着复杂性而增加。 3D 打印并非如此，它在一个过程中创建一个完整的部件，而不是在组装之前创建每个组件。因此，不会增加复杂性的成本。

您急需金属原型

如果所需的零件数量较少，例如 1 到 5 个左右或用于原型制作，则金属 AM 更为有利。由于每个添加单元的成本几乎相同，因此可以对零件进行所需的更改。它可用于原型制作：您将使用 3D 打印制作原型并更新原型，直到满足所需的功能。这是将产品投入批量生产之前的关键步骤。它也可以在其余的制造过程中使用，以创造出更能满足您需求的独特产品。

此外，获得金属 3D 打印件比 CNC 加工零件更快。 CNC 加工通常需要更多时间来储备材料、设置机器、获得正确的工具。因此，可能需要数周时间才能完成第一部分。对于 3D 打印，即使对于比传统打印更复杂的 DMLS，部件也可以按需打印和运输，无需任何提升或工具，与传统技术相比，交货时间更短。缩短的交货时间和更高效的原型制作过程相结合，可缩短周转时间。这是金属3D打印的最大优势之一。

您想要轻巧耐用的组件

航空航天和医疗行业自然需要轻巧耐用的部件。与传统加工的同类产品相比，Inconel 718、AlSi10Mg、钴铬等超级合金重量轻。用这些合金制造零件自然会使它们相对较轻。例如，GE 著名的 LEAP 系列发动机 3D 打印燃料喷嘴过去由来自独立供应商的 20 个离散零件制成，但使用直接金属激光烧结 (DMLS) 制成的单件组件重量减轻了 25%，并且比原来的零件强五倍。点击这里了解更多。

您希望避免材料浪费

3D 打印非常节省资源，因为消耗的唯一材料是通过激光（或通过挤出机等）的材料，而传统的 CNC 加工会留下应该回收的碎屑和小块金属。制造商不必生产尽可能多的给定产品来证明设置成本的合理性这一事实也减少了浪费。

选择金属3D打印的缺点

除了金属 3D 打印相对于传统技术的优势之外，还有一些考虑因素建议首选后者。

颗粒表面处理

3D 打印是一种增材制造工艺，这意味着表面不会像 CNC 加工那样光滑，也不会那么容易产生所需的表面纹理。因此，如果表面纹理对您很重要，则应考虑 CNC 加工。然而，有许多后处理技术可用于去除支撑结构，增强光洁度和提高美观度，成本也相应增加。

强度较低的部分

由于增材技术本身，金属 3D 打印部件的强度不如由实心金属块加工而成的部件。最终强度取决于设计、尺寸和材料，但一般金属 3D 打印件的抗压强度比 CNC 加工零件平均低 40-50%。

昂贵的批量生产

通过CNC加工批量生产变得更便宜。大规模生产仍然是整个行业的一个巨大决定因素，这就是 3D 打印落后的地方，而且与传统装配线相比，3D 打印机组装物体的速度往往相形见绌。

有限的构建量

当需要较大的零件尺寸时，最好使用 CNC 加工。例如，使用 DMLS 实现的最大零件尺寸为 250 x 250 x 325 mm，而对于 CNC 加工，则为 2000 x 800 x 1000 mm。尺寸比较清楚地表明，由于粉末床尺寸有限，3D 打印无法制造巨大的零件。

有限的材料选择

注塑成型和 CNC 加工等传统制造选项可以提供丰富的材料选择。在金属 3D 打印方面，材料选择较低，当所需部件需要特定材料时，这可能是一个限制因素，并且在决定您希望产品具有哪些技术特性时必须考虑到这一点。截至目前，在 Xometry，我们有五种金属/合金粉末支持 DMLS，而如果所需的零件需要其他材料，除了传统的加工工艺之外别无选择。

总结

不能说金属 3D 打印在各个方面都取代了传统的制造技术，因为这两者都有自己的一套优势，在他们发光的地方，在他们不发光的地方。以下是这两种技术的优势的简要总结：

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