3D打印材料應用(yòng)的現狀及發展

2020-10-23

來源: 原創 浏覽量:6224

3D這個詞也許對大多(duō)數人來說不會陌生,基本上去過電(diàn)影院的人看過3D電(diàn)影,知道3D是一種立體(tǐ)的體(tǐ)驗。那麽3D打印技(jì )術是什麽呢(ne),西迪小(xiǎo)編給大家整理(lǐ)分(fēn)享的這篇文(wén)章就是對3D打印技(jì )術的一個詳細介紹。3D打印技(jì )術是在計算機中(zhōng)将物(wù)體(tǐ)的三維模型通過分(fēn)層軟件分(fēn)成若幹層,通過3D打印設備在一個平面上按照分(fēn)層圖形、将塑料、金屬或其他(tā)材料粘和在一起,形成一個物(wù)體(tǐ)的技(jì )術。西迪技(jì )術在3D打印領域有(yǒu)豐富的經驗,在航空航天、工(gōng)程機械等行業都有(yǒu)成功應用(yòng)案例。

3D打印技(jì )術具(jù)有(yǒu)制作(zuò)周期短、個性化制造、制作(zuò)材料多(duō)樣、制作(zuò)成本相對低、應用(yòng)行業領域廣的特點,在當今社會中(zhōng)備受歡迎,應用(yòng)範圍非常廣。

金屬3D打印技(jì )術是3D打印技(jì )術中(zhōng)最前沿最有(yǒu)潛力的技(jì )術,可(kě)将其分(fēn)為(wèi)三種,選區(qū)激光熔化、激光近淨成形技(jì )術,電(diàn)子束熔融。這三種技(jì )術在西迪公(gōng)司都有(yǒu)相應應用(yòng)。

現階段制約3D打印技(jì )術發展的主要因素就是打印材料和設備了,3D打印材料主要包括工(gōng)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。它的形态一般是粉末狀、絲狀、層片狀、液體(tǐ)狀。

我們來重點介紹下金屬材料,3D打印的金屬粉末材料主要有(yǒu)钛合金、不鏽鋼、鋁合金、高溫合金等,還有(yǒu)貴金屬打印材料。钛合金因為(wèi)密度低、強度高、耐腐蝕、熔點高,是理(lǐ)想的航天航空材料。不鏽鋼是目前最便宜的3D打印材料,經常被用(yòng)作(zuò)首飾、功能(néng)構件等的3D打印。高溫合金因其強度高、化學(xué)性質(zhì)穩定,不易成型加工(gōng)和傳統加工(gōng)工(gōng)藝成本高等因素目前已經成為(wèi)航空工(gōng)業應用(yòng)的主要3D打印材料。

金屬材料之所以打印難度很(hěn)大,是因為(wèi)金屬的熔點很(hěn)高,涉及到金屬的固液相變、表面擴散以及熱傳導等多(duō)種物(wù)理(lǐ)過程,需要考慮形成的晶體(tǐ)組織是否良好、雜質(zhì)和空隙大小(xiǎo)等,另外快速的加熱和冷卻還将引起試件内較大的殘餘應力。

3D打印金屬粉末不同于傳統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,良好的流動性和鋪粉均勻性。

3D打印技(jì )術的主要的應用(yòng)領域包括如下幾方面:

1、醫(yī)療領域,現在可(kě)以用(yòng)3D打印制造假牙、股骨頭、膝蓋等骨關節技(jì )術應用(yòng)越來越成熟。

2、航空航天領域,不斷嘗試用(yòng)3D打印技(jì )術,顯示了巨大的發展潛力,利用(yòng)3D打印技(jì )術能(néng)減輕飛行器的重量同時減少成本。

3、汽車(chē)行業的應用(yòng),通過3D打印的方法可(kě)以完成汽車(chē)零件的定型,再開模具(jù),最後按照傳統方法批量生産(chǎn),可(kě)以使汽車(chē)開發成本大大降低。

4、建築行業,運行3D打印制造建築模型,方法快速,成本低。

5、産(chǎn)品的模型設計,當一個産(chǎn)品模型設計出來之後,通過3D打印出模型能(néng)讓設計部門更好的改良,做出更出色的産(chǎn)品。

目前3D打印的設備和材料,普遍比較昂貴,并且在規模化生産(chǎn)方面不具(jù)備優勢,相比傳統的材料,3D材料的選擇局限還是比較大的;3D打印的精(jīng)度和速度還存在一定的沖突。面臨着這麽多(duō)的局限,在未來的發展中(zhōng)要轉變方向。

3D打印技(jì )術的發展趨勢:

1、 未來将開發更多(duō)樣化3D打印材料,如智能(néng)材料、功能(néng)梯度材料、納米材料、複合材料

2、 提升3D打印的速度、效率和精(jīng)度,開拓連續打印、大件打印、多(duō)材料打印的工(gōng)藝方法,提高成品的質(zhì)量、力學(xué)和物(wù)理(lǐ)性能(néng)。

3、 3D打印的體(tǐ)積小(xiǎo)型化、桌面化、成本更低廉、操作(zuò)更簡便

整體(tǐ)來說3D打印技(jì )術實質(zhì)上反映了制造業向智能(néng)化不斷演進的過程,智能(néng)化、雲端化、網絡化、數據化将是3D打印技(jì )術未來的重要特點。

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