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機械動圖第52期:3D打印是怎么把金屬變成實物的?

金屬3D打印技術可以直接用于金屬零件的快速成型制造,具有廣闊的工業應用前景,是國內外重點發展的3D打印技術。下面帶大家分享NPJ、SLM、SLS、LMD和EBM五大金屬3D打印原理。

1、NPJ(Nano Particle Jetting)NPJ技術是以色列公司Xjet最新開發出的金屬3D打印成型技術,與普通的激光3D打印成型相比,其使用的是納米液態金屬,以噴墨的方式沉積成型,打印速度比普通激光打印快5倍,且具有優異的精度和表面粗糙度。

以下是Xjet設備工作過程:

金屬顆粒細化

金屬顆粒分布在液滴中

液滴噴射成型過程

液相排出過程

燒結后的制件

2、SLM(Selective Laser Melting)

SLM即選區激光熔化成型技術,是目前金屬3D打印成型中最普遍的技術,采用精細聚焦光斑快速熔化預置金屬粉末,直接獲得任意形狀以及具有完全冶金結合的零件,得到的制作致密度可達99%以上。

激光振鏡系統是SLM的關鍵技術之一,以下是SLM Solution公司的振鏡系統工作圖:

激光發射

激光傳輸

掃描振鏡

激光掃描熔化

金屬粉末熔化過程

金屬3D打印過程中,由于制件通常較復雜,需要打印支撐材料,制件完成后需要去除支撐,并對制件的表面進行處理。

取出制件

去除支撐

后處理

3、SLS(Selective Laser Sintering)

SLS即選區激光燒結成型技術,與SLM技術類似,區別是激光功率不同,通常用于高分子聚合物的3D打印成型。

以下是SLS制備塑料制件的過程:

模型分層切片

激光燒結過程

制件的取出

后處理

SLS也可用于制造金屬或陶瓷零件,但所得到的制件致密度低,且需要經過后期致密化處理才能使用。

SLS制造金屬零件

4、LMD(Laser Metal Deposition)

LMD即激光熔覆成型技術,該技術名稱繁多,不同的研究機構獨立研究并獨立命名,常用的名稱包括:LENS, DMD, DLF, LRF等,與SLM最大不同在于,其粉末通過噴嘴聚集到工作臺面,與激光匯于一點,粉末熔化冷卻后獲得堆積的熔覆實體。

以下是LENS技術的工作過程:

同軸送粉

構建過程

5、EBM(Electron Beam Melting)

EBM即電子束熔化技術,其工藝過程與SLM非常相似,區別在于,EBM所使用的能量源為電子束。EBM的電子束輸出能量通常比SLM的激光輸出功率大一個數量級,掃描速度也遠高于SLM,因此EBM在構建過程中,需要對造型臺整體進行預熱,防止成型過程中溫度過大而帶來較大的殘余應力。

以下是EBM工作過程:

整體預熱

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