3D打印材料應(yīng)用的現(xiàn)狀及發(fā)展
2020-10-23
來源： 原創(chuàng)
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3D這個(gè)詞也許對(duì)大多數(shù)人來說不會(huì)陌生，基本上去過電影院的人看過3D電影，知道3D是一種立體的體驗(yàn)。那么3D打印技術(shù)是什么呢，西迪小編給大家整理分享的這篇文章就是對(duì)3D打印技術(shù)的一個(gè)詳細(xì)介紹。3D打印技術(shù)是在計(jì)算機(jī)中將物體的三維模型通過分層軟件分成若干層，通過3D打印設(shè)備在一個(gè)平面上按照分層圖形、將塑料、金屬或其他材料粘和在一起，形成一個(gè)物體的技術(shù)。西迪技術(shù)在3D打印領(lǐng)域有豐富的經(jīng)驗(yàn)，在航空航天、工程機(jī)械等行業(yè)都有成功應(yīng)用案例。
3D打印技術(shù)具有制作周期短、個(gè)性化制造、制作材料多樣、制作成本相對(duì)低、應(yīng)用行業(yè)領(lǐng)域廣的特點(diǎn)，在當(dāng)今社會(huì)中備受歡迎，應(yīng)用范圍非常廣。
金屬3D打印技術(shù)是3D打印技術(shù)中最前沿最有潛力的技術(shù)，可將其分為三種，選區(qū)激光熔化、激光近凈成形技術(shù)，電子束熔融。這三種技術(shù)在西迪公司都有相應(yīng)應(yīng)用。
現(xiàn)階段制約3D打印技術(shù)發(fā)展的主要因素就是打印材料和設(shè)備了，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、光敏材料、陶瓷材料和金屬材料。它的形態(tài)一般是粉末狀、絲狀、層片狀、液體狀。
我們來重點(diǎn)介紹下金屬材料，3D打印的金屬粉末材料主要有鈦合金、不銹鋼、鋁合金、高溫合金等，還有貴金屬打印材料。鈦合金因?yàn)槊芏鹊汀?qiáng)度高、耐腐蝕、熔點(diǎn)高，是理想的航天航空材料。不銹鋼是目前最便宜的3D打印材料，經(jīng)常被用作首飾、功能構(gòu)件等的3D打印。高溫合金因其強(qiáng)度高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易成型加工和傳統(tǒng)加工工藝成本高等因素目前已經(jīng)成為航空工業(yè)應(yīng)用的主要3D打印材料。
金屬材料之所以打印難度很大，是因?yàn)榻饘俚娜埸c(diǎn)很高，涉及到金屬的固液相變、表面擴(kuò)散以及熱傳導(dǎo)等多種物理過程，需要考慮形成的晶體組織是否良好、雜質(zhì)和空隙大小等，另外快速的加熱和冷卻還將引起試件內(nèi)較大的殘余應(yīng)力。
3D打印金屬粉末不同于傳統(tǒng)的粉末冶金需要的粉末特性，不僅要求粉末的純度高，氧含量低，而且粉末的球形度高，良好的流動(dòng)性和鋪粉均勻性。
3D打印技術(shù)的主要的應(yīng)用領(lǐng)域包括如下幾方面：
1、醫(yī)療領(lǐng)域，現(xiàn)在可以用3D打印制造假牙、股骨頭、膝蓋等骨關(guān)節(jié)技術(shù)應(yīng)用越來越成熟。
2、航空航天領(lǐng)域，不斷嘗試用3D打印技術(shù)，顯示了巨大的發(fā)展?jié)摿Γ?/span>3D打印技術(shù)能減輕飛行器的重量同時(shí)減少成本。
3、汽車行業(yè)的應(yīng)用，通過3D打印的方法可以完成汽車零件的定型，再開模具，最后按照傳統(tǒng)方法批量生產(chǎn)，可以使汽車開發(fā)成本大大降低。
4、建筑行業(yè)，運(yùn)行3D打印制造建筑模型，方法快速，成本低。
5、產(chǎn)品的模型設(shè)計(jì)，當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)出來之后，通過3D打印出模型能讓設(shè)計(jì)部門更好的改良，做出更出色的產(chǎn)品。
目前3D打印的設(shè)備和材料，普遍比較昂貴，并且在規(guī)模化生產(chǎn)方面不具備優(yōu)勢(shì)，相比傳統(tǒng)的材料，3D材料的選擇局限還是比較大的；3D打印的精度和速度還存在一定的沖突。面臨著這么多的局限，在未來的發(fā)展中要轉(zhuǎn)變方向。
3D打印技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)：
1、 未來將開發(fā)更多樣化3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、納米材料、復(fù)合材料
2、 提升3D打印的速度、效率和精度，開拓連續(xù)打印、大件打印、多材料打印的工藝方法，提高成品的質(zhì)量、力學(xué)和物理性能。
3、 3D打印的體積小型化、桌面化、成本更低廉、操作更簡(jiǎn)便
整體來說3D打印技術(shù)實(shí)質(zhì)上反映了制造業(yè)向智能化不斷演進(jìn)的過程，智能化、云端化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)據(jù)化將是3D打印技術(shù)未來的重要特點(diǎn)。
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