不同金属3D打印增材制造技术对比分析

刘永利

[摘           要]  近几年，随着科技水平的不断进步和发展，3D打印增材制造技术已经逐步应用到社会的各个领域;同时伴随着这项技术的发展，不同增材材料种类的技术也存在很多不同，各自都有各自的特点和分类的方式。主要围绕不同金属打印增材制造技术的优势进行分析，并且结合不同金属材料在进行打印增材之间进行对比分析，借此来帮助这项技术能够得到更好的发展，同时也使这项打印增材制造技术能够更加优化。

[关    键   词]  不同金属;3D打印;增材制造技术

[中图分类号]  TH16                   [文献标志码]  A                      [文章编号]  2096-0603（2020）09-0118-02

3D打印增材制造技术的不断发展，为社会各个领域的发展奠定了技术的基础。然而对于这项技术在实际的应用环节，就需要对其进行科学的分析，寻找不同金属材料中对增材制造技术存在的优勢。同时对于在不同金属中的3D打印增材制造技术进行详细的分析，结合实际的检验与理论相结合，使这项技术能够更加优化，并且也可以提高这项技术的优势，使其更好地满足社会的需求。

一、金属3D打印增材制造技术优势分析

金属3D打印增材制造技术的出现，颠覆了传统的减材制造技术的局限性，因为这项技术主要依靠计算机信息技术发展的优势，首先把需要的零件通过三维成型的方式在计算机中分析制造出来，不仅提高了零件加工的效率，对零件的数据的正确性也有一定的提高。而在现实的制造中，经常遇到很多不同的金属材料，这时候就能够充分地体现出这项技术的优势，通过对在设计时和制造中将相关的技术进行及时的优化，可以有效减少零件在制造过程中产生的成本。同时，对于金属3D打印增材制造技术来说，它可以在制造的同时执行多种不同的操作，减少了传统单一操作的劣势，减少了制造零件的时间，提高了零件的生产效率;可以及时匹配出不同零件所需的材质，并对于相对复杂的零部件的性能进行变更，使之能够更加符合生产流程。

二、3D打印增材制造技术现状

近年来，随着我国的经济水平不断上升，我国对于增材制造技术的应用也取得了快速的发展。而增材制造技术的快速发展离不开低成本的3D打印设备的广泛应用和金属零件的直接制造技术在工业中的应用。纵观这项技术的研究发展历史可以看到，随着我国对这方面的技术应用越来越多，到目前为止，一部分技术已经可以和世界领先国家拥有竞争性。美中不足的是对于这项技术中的一些关键器件，成形材料、智能化应用方面相比国外来说还存在很多不足。近年来，随着我国不断地对这项技术的广泛应用和研究的不断深入，这项技术在我国政策的推动下，也逐渐开始着重研究属于我们自己的相关技术，很多高校、科研机构、社会企业也不断加入3D打印增材制造技术中来，使这项技术得到了快速的发展。对于这项技术在实际的发展中，很多关键的技术都存在着不足和优势，在下文中，就对不同金属3D打印增材制造技术中的几种常见技术进行简要分析。

三、不同金属3D打印增材制造技术对比分析

（一）选择性激光烧结成形技术

对于不同的金属3D打印增材制造技术来说都存在多种变化的特点。选择性激光烧结成形技术，应用在金属材料为粉末时，就可以很好地发挥激光的优势性。当粉末状的材料放置在机器中时，选择性激光烧结成形技术首先就对金属粉末的表面进行扫描处理，当扫描完成之后，还可以根据工作平面的实际情况自动进行选择性的烧结;在烧结的过程中，按照从上到下的顺序依次对金属粉末进行扫描处理，进而提升零件的生产效率。同时，对于选择性激光烧结成形技术来说，它还可以在对金属粉末进行工作时对其他的金属材料进行同步加工，一直到该金属材料能达到预期的工艺要求。但是对于选择性激光烧结成形技术来说，其中还存在着一定的不足之处，在对金属粉末进行制作时，因为金属材料形状的因素，导致零件在制作的时候表面的质量较差，零件相关的力学性能不好;所以针对这样的情况，就应该对现有的选择性激光烧结成形技术进行优化，使之能够更好地满足市场的需求。

（二）选区激光熔化技术

选区激光熔化技术是在3D打印增材制造技术中使用最为广泛的一种，选区激光熔化技术拥有很多的优势，但是对不锈钢的增材材料最为适用，所以对选区激光熔化技术来说，一般都是适用在不锈钢及工具钢中。选择这种技术对金属进行生产，就必须由专业的人士进行操作，因为这种技术本身就具有很高的专业性，所以对相关的技术人员配置要求也是比较高的。选区激光熔化技术在对零件进行制造时，零件的成型准确度能够达到很好的要求，所要求的尺寸精度也能符合实际的要求。通过选区激光熔化技术的优势可以将相关的零件熔化成工艺标准的需要，并且在制造的过程中不断完善自身工艺结构。同时为了能够更好地提升选区激光熔化技术的机械性能，在对不锈钢、工具钢材料进行制造时，可以增加材料中的抗拉强度、硬度等，提高材料制造出来后的各项能力。

（三）激光熔敷沉淀技术

激光熔敷沉淀技术可以在不同金属材料的3D打印增材制造技术中发挥很大的优势，对于该技术的应用面也很广泛，基本上大多数的不同金属材料都可以得到运用。但是结合激光熔敷沉淀技术的特点，主要还是运用在铁基合金、铜合金等金属材料中，并且能够很好地发挥其优势。激光熔敷技术在实际的制造中，可以借助其自身特有的优势，对硬金属、陶瓷材料进行制作，能够有效地解决复杂材料在制作零件时遇到的成形困难的问题;使用该技术在一定程度上可以很好地提高零件成形的速度，加快3D打印增材制造技术的效能。同时，由于激光熔敷沉淀技术的出现，它打破了传统的焊接工艺局限性，在对不同的金属材料进行焊接时，激光就在这里发挥了很大的优势，激光具有热量稳定、速度快的优点，能够在对材料进行制作时在材料的表面产生很多的化学反应，很好地使相关的冶金材料相互进行融合。激光溶敷沉淀技术很好地解决了传统焊接过程中的速度慢、耗时长的问题，但是还是需要对在焊接完毕之后容易出现零件变形的问题进行解决，减少材料的损耗的问题进行解决，在技术不断的发展中进行优化，使之能够更好地满足市场的需求。

（四）三维打印技术

三维打印技术的最大特点主要是通过喷洒的方式将不同的金属材料进行融合，也正是因为三维打印技术的特点有一定的局限性，所以一般就只能作用在小型的金属材料中，如粉末状的材质。粉末状的材质具有分散性的特点，正好可以使用三维打印技术进行制作。对三维打印技术来说，它和选择性激光烧结成形技术在一定程度上有着相关性，但是三维打印技术的出现优化了在选择性激光烧结成形技术的局限性;再对粉末状的金属材料进行制作可以很好地提高材料的强度，同时相比选择性激光烧结成形技术一定程度上节约了工艺制作的时间。利用三维打印技术在对不同的金属材料进行制作时，应当结合三維打印技术的相关优势，对粉末的直径，粉末的厚度实际情况，在制作时进行不断的调整，使制造出来的零件更加具有准确度，方便零件在后续的工艺中顺利进行。对于三维打印技术来说，运行成本相对于其他的技术成本也较为低廉，可以很好地减少在制造过程中的成本支出。

（五）电子束熔融技术

电子束熔融技术因为自身的独特性，一般都是作用于真空环境中，电子束熔融技术可以对很多复杂的技术材料进行熔化处理，并且还可以根据零件的不同工艺流程和实际的情况制作出符合要求的金属零件。一般都是对钛合金、镍合金等一些比较耐高温的材料进行使用，对于这一类型的材料通过电子束熔融技术可以保证金属材料快速地成型。同时，在电子束熔融技术对不同的金属材料进行制作时，所发生的反射率较高的金属成型的环节中，由于高放射率的材质对电子束熔融技术所产生的影响因素很小，所以在对不同的金属材料制造时，能够有效地提高制作过程中的材料利用率。虽然说电子束熔融技术有着很多的优点，但是也有自身所带来的局限性，如在真空环境中运行时，对于相关的制造设备造价太高，所以在实际的生产中成本就会逐渐增加;而且对于电子束熔融技术来说本身存在一定的辐射性，会对人体和周围的环境产生一定的影响。

四、结语

综上所述，对于不同金属材料对3D打印增材制造技术中都存在着不同的优势和局限性，通过对3D打印增材制造技术中几种常见的技术进行分析，可以看出来3D打印增材制造技术已经逐渐运用到社会的各个领域。同时，对于3D打印增材制造技术在不同金属制造中的技术分析，能够明显地看到很多的技术都存在着不同的缺点，这就需要在实际中不断地对这项技术进行更新，使之能够满足市场的需要。

参考文献：

[1]屈华鹏，张宏亮，冯翰秋，等.金属材料增材制造（3D打印）技术的局限性[J].热加工工艺，2018（16）.

[2]周钢.增材制造（3D打印）技术及其应用发展[J].光电产品与资讯，2014，5（1）.

[3]张在玉.金属材料增材制造技术的应用研究进展[J].世界有色金属，2018，506（14）：280，282.

[4]田杰，黄正华，戚文军，等.金属选区激光熔化的研究现状[J].材料导报，2017（31）：94.

◎编辑 曾彦慧