👩🏼‍🍳 ◽️ 👨🏿‍🎨 金属3D打印-技术和打印机 🔽 🤶🏾 🏸

3D金属打印正变得越来越流行。这不足为奇：每种金属印刷材料都将实用和美学特性完美结合，以满足各种产品的需求，无论是原型，微型，珠宝，功能部件，甚至是厨房用具。

使用金属进行打印的原因如此引人注目，以至于已经将金属3D打印引入了批量生产。实际上，一些3D打印的零件已经赶上了，有些零件的性能已经超过了传统方法生产的零件。

传统的金属和塑料生产非常浪费-例如，在飞机工业中，多达90％的材料都浪费了。在某些行业中，产量不超过所用材料的30％。

金属3D打印消耗的能源更少，并将浪费减少到最低限度。此外，完成的3D打印产品比经过铣削或铸造的零件轻多达60％。通过减轻结构的重量，仅航空业一项就可以节省数十亿美元的燃料。但是其他行业也需要强度和轻便性。是的，盈利能力也是如此。

在家进行3D金属打印

如果希望在家中尝试用金属进行3D打印，该怎么办？金属打印需要极高的温度；至少在目前，您不太可能为此使用传统的FDM 3D打印机。这种情况可能会在几年后发生变化，但是现在这不适用于家庭3D技术。

如果要在家制作看起来像金属的打印输出，最好的选择是使用包含金属颗粒的塑料。

这样的例子，Colorfabb Bronzefill或Bestfilament青铜。

这些细丝包含大量的金属粉末，但也包含足够的塑料-可以在任何3D打印机上进行低温打印。同时，它们包含足够量的金属，以相应地具有外观，感觉和重量接近金属物体的重量。

由含铁的细丝制成的产品在某些条件下甚至会生锈，这增加了信誉度，但它们不会生锈并变质-这是它们相对于真实金属物体的优势。

这种材料的优点：

独特的印刷外观
珠宝，小雕像，家居用品和装饰的理想选择。
高强度
冷却时收缩率极低
加热台可选

缺点：

产品灵活性低，取决于印刷设计
与食物接触不安全。
需要微调喷嘴温度和灯丝进给速度
必须对产品进行后处理-研磨，抛光
挤出机喷嘴的快速磨损-与传统材料相比，金属丝极易磨损

总打印温度范围通常为195°C-220°C。

工业3D金属印刷

如果您想购买可打印用于企业的真实金属的3D打印机，那么这对您来说是两个好消息-好与坏。

好消息是它们的范围足够广泛并且还在不断扩大-您可以选择一种满足任何技术要求的设备。在本文的进一步内容中，您可以验证这一点。

坏消息是一件事-价格。专业金属印刷打印机的成本从20万美元左右开始，并且会无限增长。此外，即使您选择并购买了其中最便宜的产品，也将单独购买耗材，进行定期维护以及更换组件并进行维修。不要忘了人员和后处理产品的成本。在准备打印的阶段，您将需要特殊的软件以及可以使用它的人员。

如果您准备好应对所有这些费用和困难，请继续阅读，我们将提供一些非常有趣的示例。

https://youtu.be/20R9nItDmPY

3D金属印刷-应用

一些工业部门已经在使用金属3D打印机，它们已经成为生产过程中不可或缺的一部分，而普通消费者可能不知道：

最常见的例子是医疗植入物和牙冠，牙桥，假肢，这些被认为是患者的最佳选择。原因：使用3D打印机可以更快，更便宜地制造它们，并适合每个患者的个性化需求。

第二个同样常见的例子：珠宝。大多数大型制造商正逐渐从模具和蜡的3D打印过渡到直接用金属进行3D打印，而钛金属的印刷使珠宝商可以创建以前不可能设计的产品。

此外，航空航天工业越来越依赖于3D打印金属产品。意大利的Ge-AvioAero是世界上第一家生产LEAP喷气发动机组件的全3D打印工厂。

将3D打印机用于金属的下一个行业是汽车行业。宝马，奥迪，FCA已经在认真考虑技术在大规模生产中的应用，而不仅仅是在原型制作方面，他们已经使用3D打印多年。

似乎-为什么要重新发明轮子？但是在这里，金属的3D打印已经找到了应用。几年来，自行车零件和车架制造商一直在使用3D打印。不仅在世界上，而且在俄罗斯它获得了分配。独家自行车制造商Triton正在使用钛合金车架的3D打印元素完成项目，这可以减轻其重量而又不影响强度。

但是，在用金属进行3D打印真正占领世界之前，有必要克服几个严重的问题。首先，这种方法的大批量生产成本高，速度慢。

3D金属印刷-技术

关于金属印刷3D打印机的使用可以说很多。有一个特殊性，但基本问题与任何其他3D打印机相同：软件和硬件限制，材料优化以及使用多种材料进行打印。我们不会过多谈论软件，我们只提到最大的发行商，例如Autodesk，SolidWorks和SolidThinking，都开发了用于批量金属印刷的软件产品，因此用户可以实现任何可以想象的形式的产品。

最近，出现了3D打印的金属零件与传统制造的金属零件一样坚固的示例，在某些情况下甚至超过了它们。使用DMLS创建的产品具有与实心铸件相同的机械性能。

让我们看一下3D打印的可用金属技术：

工程＃1：粉末熔合

当今最大的公司使用金属进行3D打印的过程称为粉末层的融合或烧结。这意味着激光或其他高能光束将一层均匀分布的金属粉末的颗粒融合在一起，形成一层一层一层的产品层。

世界上有8个主要的3D金属打印打印机制造商，其中大多数位于德国。他们的技术缩写为SLM（选择性激光熔化）或DMLS（激光直接烧结金属）。

工程＃2：粘结剂喷射

另一种采用逐层粘合的专业方法是将金属颗粒粘合在一起，然后在高温炉中进行烧制，在高温炉中，颗粒在压力下熔融，形成一个金属整体。像普通打印机一样，打印头将粘结溶液分批施加到粉末基材上，然后在纸上进行输送，然后像普通打印机一样将其输送到纸张上。

另一种类似但不同的技术基于FDM印刷-将金属粉末混合到金属浆中。 3D打印机使用气动挤出将其挤出，就像建筑3D打印机一样用水泥完成此操作以形成3D对象。在打印出所需的形状后，物体也要在炉子中烧结。这项技术使用Mini Metal Maker-也许是唯一可负担得起的用于金属打印的3D打印机（1600美元）。加上小型烧烤炉的成本。

流程3：融合

您可能会认为，在金属印刷技术中没有类似于普通FDM的技术，但这并不是完全正确的。您将无法在3D打印机的热端熔化金属线，但是大型制造商拥有并使用了这项技术。使用全金属材料进行打印有两种主要方法。

其中之一称为DED（定向能量沉积）或激光熔覆。它使用激光束熔化金属粉末，然后将其从挤出机中缓慢释放并沉积，并使用工业机械手形成物体的各层。

这通常是在密闭室内完成的，但是以MX3D为例，我们认为有可能在建造一座真正的全尺寸桥时实施这种技术，该桥将于2017年在阿姆斯特丹印刷。

另一种称为EBM（电子束制造-电子束生产），它是在强大的电子束的作用下形成金属原材料层的技术，可帮助创建大型结构。如果您不在俄罗斯联邦或美国的国防综合体中工作，那么您不太可能会看到这种技术。

到目前为止，只有打印机的创建者才使用了一些新的，几乎没有出现的技术-在打印机部分。

废金属

钛-钛

纯钛（Ti64或TiAl4V）是3D打印中最常用的金属之一，并且肯定是功能最广泛的金属之一，因为它既耐用又轻巧。它既可以用于医疗行业（用于个性化假肢），也可以用于航空航天和汽车行业（用于零件和原型的制造）以及其他领域。唯一的捕获物-它具有高反应活性，这意味着-呈粉末形式时，它很容易爆炸，必须仅在氩气惰性气体环境中用于印刷。

SS-不锈钢

不锈钢是3D打印最便宜的金属之一。同时，它非常耐用，可用于各种工业和艺术行业。这种包含钴和镍的钢合金具有很高的弹性和拉伸强度。不锈钢3D打印主要仅用于重工业。

铬镍铁合金-铬镍铁合金

铬镍铁合金是一种现代高温合金。它由Special Metals Corporation制造，并且是专利商标。它主要由镍和铬组成，并具有很高的耐热性。它用于石油，化工和航空航天业（例如：在机载“黑匣子”上创建分配喷嘴）。

铝-铝

由于其固有的轻便性和多功能性，铝是用于3D打印的非常流行的金属。它通常以各种合金的形式使用，构成其基础。铝粉具有爆炸性，可在惰性氩气环境中用于印刷。

CoCr-铬钴

该金属合金具有非常高的比强度。它既可用于牙科领域，也可用于3D打印牙冠，牙桥和牙弓义齿以及其他领域。

铜-铜

除极少数例外，铜及其合金（青铜，黄铜）用于使用可燃模型进行铸造，而不用于直接用金属印刷。这是因为它们的特性远非理想用于工业3D打印，它们更常用于手工艺。成功地将它们添加到塑料细丝中-用于常规3D打印机上的3D打印。

铁-铁

铁和电磁铁也主要用作PLA丝的添加剂。在大型工业中，纯铁很少使用，但是我们在上面写过关于钢的文章。

金，银-金，银和其他贵金属

3D打印机的大多数熔融粉末层都可以与金，银和铂等贵金属一起使用。与他们合作时的主要任务是验证昂贵材料的最佳消耗量。贵金属用于珠宝和医疗产品的3D打印以及电子制造。

3D金属打印机

＃1：西亚基EBAM 300-钛棒

对于印刷真正的大型金属结构，西亚基的EBAM是最佳选择。该设备可以是任何尺寸，可定购。它主要用于美国的航空航天和国防工业。

作为生产模型，西亚基销售EBAM300。其工作空间尺寸为5791 x 1219 x 1219 mm。

该公司声称EBAM 300是最快的商用3D工业打印机之一。根据传统技术，飞机的结构部件的生产可能需要长达六个月的时间，现在已在48小时内完成印刷。

西亚基的独特技术使用大功率阴极射线枪熔化3毫米厚的钛丝，标准沉积速度约为3-9千克/小时。

＃2：Fabrisonic 的UAM -超声

大型金属零件的另一种3D打印方法是Fabrisonic的超声增材制造技术（UAM-超声增材制造技术）。Fabrisonic的想法是带附加焊接头的三轴CNC机床。首先切割金属层，然后使用超声波将其焊接在一起。最大的Fabrisonic 3D打印机是“ 7200”，构建体积为2 x 2 x 1.5 m。

＃3：Laser XLine 1000-金属粉末

市场上最大的金属粉末打印3D打印机之一一直是Concept Laser的XLine 1000。它的装配面积为630 x 400 x 500毫米，占用的空间很小。

这家德国公司是空客等大型航空航天公司3D打印机的供应商之一，最近推出了一种新型打印机XLine2000。2000

具有两个激光器，其更大的体积为800 x 400 x 500 mm。该机器使用获得专利的LaserCUSING技术（选择性激光熔化的类型），可以用钢，铝，镍，钛，贵金属的合金以及某些纯净材料（钛和钢）制成物体。

3D金属打印市场上的所有主要参与者都拥有这样的机器：EOS，SLM，雷尼绍，Realizer和3D Systems，以及来自中国的一家快速发展的公司Shining 3D。

＃4：M Line Factory-模块化3D工厂

排量：398.78 x 398.78 x 424.18 mm
从1到4个激光器，每个激光器400-1000 W的功率。

M Line Factory的概念基于自动化和交互的原理。

来自同一台概念激光器且采用相同技术的M Line Factory并不专注于工作空间的大小，而是着眼于生产的便利性-它是一种模块化体系结构的设备，可将生产分成多个独立的过程，以便这些过程可以同时发生，而不是顺序发生。

这个新架构包含2个独立的机器节点：

M Line Factory PRD（生产单元-生产单元）

生产单元包括3种类型的模块：点胶模块，打印模块和溢流模块（成品托盘）。所有这些都可以单独激活，并且不构成一个连续的设备单元。这些模块通过机器内部的隧道系统进行传输。例如，当供应新粉末时，可以在不中断打印过程的情况下自动将空的粉末存储模块替换为新的粉末存储模块。成品零件可以移到机器外部，并立即自动由以下任务替换。

M Line工厂PCG（处理单元）

它是一个独立的数据处理单元，具有集成的筛分和粉末准备站。开箱，下一次打印作业的准备和筛选均在密闭系统中进行，无需操作员干预。

＃5：ORLAS CREATOR - 3D打印机就绪

ORLAS CREATOR的创建者将这台3D打印机定位为最实惠，易于使用且易于使用的打印机，无需安装其他组件和第三方程序即可直接从自己设计的完整CAD / CAM文件进行打印。

所有必需的组件都安装在相对紧凑的外壳中，该外壳需要90x90x200 cm的空间，虽然看起来令人印象深刻，但重量不超过350公斤，不会占用太多空间。

从制造商的表中可以理解，金属粉末是在氮气或氩气气氛中通过旋转激光系统进行烧结的，该激光系统的厚度为20-100微米，“像素”尺寸仅为40微米。如果您的接线可以承受10安培的负载，则可以将其连接到常规的家用电网。但是，这不超过普通洗衣机的要求。

激光功率-250瓦。工作区域是直径为100毫米，高度为110的圆柱体。

＃6：FormUp 350-粉末机械零件方法（PMPM）

制粉机零件方法（PMPM）FormUp 350由法布斯和米其林之间的联合项目AddUp创建。这是最新的3D金属印刷机，于11月在Formnext2016首次推出。

该3D打印机的操作原理与上述同事的相同，但其主要特征不同在于它包含在PMPM中。

打印机是专为工业用途而设计的，处于24/7模式，并且专门针对这种工作节奏而设计。 PMPM系统在其生产和销售的各个阶段都对所有组件和材料进行质量控制，这应保证始终如一的高性能指标，而米其林拥有多年的丰富经验。

＃7：XJET-纳米颗粒喷射-金属喷墨印刷

纳米粒子的注射技术涉及使用特殊的密封药筒，并在其中装有金属纳米粒子悬浮液的溶液中。
纳米颗粒沉积并形成印刷产品的材料。

鉴于这项技术所要求的功能（使用纳米级的金属颗粒），当设备的创造者声称其前所未有的准确性和打印分辨率时，他们就容易相信。

＃8：VADER Mk1 -MagnetoJet-金属喷墨印刷

扎克·维达（Zack Vader）的MagnetoJet技术基于对磁流体动力学的研究，更具体地说是基于利用磁场控制熔融金属的能力。开发的实质是由熔融铝形成严格控制尺寸的墨滴，并将这些墨滴打印出来。

这种液滴的大小为200到500微米，打印速度为每秒1000滴。打印机的工作区域：300 mm x 300 mm x 300 mm

工作材料：铝及其合金（4043、6061、7075）。而且，虽然它只有铝，但打印机的速度却比粉末打印机快2倍，并且便宜10倍。

Mk2计划在2018年发布，它将配备10个打印头，这将使打印速度提高30倍。

＃9：METAL X -ADAM-原子扩散

Markforged推出了新的3D金属打印技术-ADAM，以及使用该技术的3D打印机-Metal X.

ADAM（原子扩散添加剂制造）-原子扩散技术。用金属粉末进行印刷，其中金属颗粒上涂有合成粘合剂，印刷后将其除去，使金属合并成一个整体。

该技术的主要优点是无需在打印过程中直接使用超高温，这意味着对用于打印的材料的耐火度没有限制。从理论上讲，打印机可以使用重型工具钢创建3D模型-现在它已经使用不锈钢进行打印，并且正在开发钛，因科镍合金以及D2和A2钢。

该技术使您可以创建具有复杂内部结构的零件，例如在蜂窝或多孔骨组织中，而对于其他3D打印技术，即使对于DMLS，这也很难做到。

产品尺寸：最大250mm x 220mm x 200mm。层高-50微米。

通过这种外观，很快就可以在几个小时内从头开始打印高质量的刀，从而为它提供任何最复杂的设计。

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