四种金属 3D 打印工艺及其材料：综合指南

表 1. 金属粉末床熔融的优缺点

优点 缺点

优点

粉床固有支撑，无需支撑

缺点

一些制造商提供的材料成分范围有限

优点

直接来自打印机的光滑表面

缺点

需要高质量、昂贵的激光器

优点

最小层厚 20 µm，通常为 35–50 µm

缺点

有些系统的构建速度相对较慢

优点

构建更多孔隙的部件

缺点

熔池不稳定导致残余应力高

优点

缺点

打印部件在所有工艺中的强度或弹性并不相同；总是比 EBM 部件更弱且更容易断裂

表 2. 定向能量沉积的优缺点

优点 缺点

优点

打印速度快

缺点

设备成本非常高

优点

打印部件具有高密度和强度/弹性

缺点

无法构建支撑结构，因此悬垂部分不可打印，限制了应用

优点

可用于高品质功能部件的修复

缺点

构建分辨率相对较低

优点

提供大型构建台

缺点

表面光洁度差需要进行后处理

优点

零件的原生材料属性

缺点

优点

允许用最少的工具生产零件

缺点

优点

减少材料浪费

缺点

优点

可以使用定制合金制造零件（多材料范围能力）

缺点

表 3. 金属丝挤出的优缺点

优点 缺点

优点

无特殊构建环境 - 室温，正常大气

缺点

烧结零件后处理困难

优点

打印部件中的 FFF 应力

缺点

收缩使得成品零件的尺寸难以控制

优点

同一台机器上多种材料

缺点

零件精度与打印的 X-Y-Z 分辨率很大程度上无关

优点

设备成本较低

缺点

烧结后零件密度低、强度相对较弱

优点

操作技术要求较低

缺点

优点

非常适合原型

缺点

表 4. 材料喷射和粘合剂喷射的优缺点

优点 缺点

优点

无特殊构建环境——室温、正常大气

缺点

两阶段工艺——铺设粉床，然后喷墨粘合剂粘合层

优点

打印部件无内应力

缺点

烧结零件的精细后处理

优点

在同一台机器上处理多种材料，无需更改设置

缺点

尺寸控制需要精细，以确保正确的收缩率

优点

设备成本较低

缺点

成品精度不仅仅取决于打印的 X-Y-Z 分辨率

优点

操作技术要求较低

缺点

零件在烧结前脆且易损坏

优点

最小层厚 35 µm

缺点

金属3D打印是一种基于激光的技术，可以逐层融合金属颗粒。该技术通常用于原型设计、复杂几何形状零件和最终用途零件的生产，以及减少装配中的金属部件。金属 3D 打印提供的材料种类不断增多。这满足了从珠宝到航空航天、从医疗到塑料制造等不同行业的需求。一些工艺和设备是特定于材料的并且其范围受到限制，而其他工艺和设备则能够使用一系列材料。

要了解更多信息，请参阅我们有关 3D 打印的文章。

如何选择最佳的 3D 打印类型？

选择最佳的 3D 打印类型非常复杂。以下是决定选择哪种金属 3D 打印工艺时需要执行的有用步骤：

1. 查看零件要求。例如，考虑层分辨率、再现精细细节的需要，以及所需的机械性能和外观质量考虑因素。
2. 为零件选择材料系列。 
3. 选择材料后，请检查使用该材料的可用流程，以考虑产生所需结果的最佳流程。
4. 检查资源的可用性，包括供应商的材料、时间和成本。

什么是金属3D打印材料？

金属 3D 打印材料中的金属型选项种类繁多，而且还在不断增加。最常见的金属类型是：

1. 不锈钢： 通常分为 3 种合金组：304、316 和 17-4。这些材料在无孔时耐腐蚀且强度高。
2. 工具钢 D2、A2 和 H13： 强度高、可淬硬、耐磨，适用于模具、工具。
3. 钛和 Ti64： 非常适合轻质零件且具有高强度的材料。
4. 铝 7075、4047、6061、2319、4043： 这些是用于通用轻质部件的各种轻质合金。
5. Inconel® 718、625： 它们具有低腐蚀性和耐高温性，可用于发动机零件等用途。
6. 钴铬合金： 用于生物医学和航空航天应用的高温合金。
7. 金/银： 用于珠宝和有限生物医学用途的纯金属。
8. 铌、铌锆： 这些是用于航空航天的高温、高耐化学性合金。
9. 钽： 与铌类似，但具有更好的耐化学性。
10. Hastelloy® 镍铬： 坚韧的材料——耐温、抗裂。常用于涡轮机和核部件。
11. 钨及合金： 超高密度材料。通常用于辐射屏蔽、准直器和发动机零件。

要了解更多信息，请参阅我们有关金属 3D 打印最佳材料的指南。

3D金属打印何时首次出现？

最早投入实际应用的金属 3D 打印机是 EOSINT M250。它由 ElectroOptical Systems 于 1994 年推出。它将金属与低温合金结合在一起，并熔化以耦合初级粒子。 2004年，EOS推出了EOSINT M270。这是第一个使用二极管泵浦 200W 激光器来熔化金属原料的 PBF 系统。从那时起，方法、材料和分辨率都呈指数级增长/改进。

摘要

Xometry 提供广泛的制造能力，包括满足您所有原型设计和生产需求的金属 3D 打印。立即获取有关金属 3D 打印等的即时报价。

版权和商标声明

1. Inconel® 是西弗吉尼亚州亨廷顿特种金属公司 Huntington Alloys 部门的注册商标。
2. Hastelloy® 是印第安纳州科科莫 Haynes International 的注册商标。

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迪恩·麦克克莱门茨

Dean McClements 是机械工程荣誉学士学位毕业生，在制造业拥有二十多年的经验。他的职业生涯包括在 Caterpillar、Autodesk、Collins Aerospace 和 Hyster-Yale 等领先公司担任重要职务，在那里他对工程流程和创新有了深入的了解。

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