3D列印原理|金屬篇

2021-02-13 材料館

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

NPJ（Nano Particle Jetting）技術是以色列公司Xjet最新開發出的金屬3D列印成型技術，與普通的雷射3D列印成型相比，其使用的是納米液態金屬，以噴墨的方式沉積成型，列印速度比普通雷射列印快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

燒結後的製件

SLM（Selective Laser Melting）即選區雷射熔化成型技術，是目前金屬3D列印成型中最普遍的技術，採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，得到的製作緻密度可達99%以上。

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

雷射發射

雷射傳輸

掃描振鏡

雷射掃描熔化

金屬粉末熔化過程

 

金屬3D列印過程中，由於製件通常較複雜，需要列印支撐材料，製件完成後需要去除支撐，並對製件的表面進行處理。

取出製件

去除支撐

後處理

SLS（Selective Laser Sintering）即選區雷射燒結成型技術，與SLM技術類似，區別是雷射功率不同，通常用於高分子聚合物的3D列印成型。

以下是SLS製備塑料製件的過程：

模型分層切片

雷射燒結過程

製件的取出

後處理

SLS也可用於製造金屬或陶瓷零件，但所得到的製件緻密度低，且需要經過後期緻密化處理才能使用。

SLS製造金屬零件

LMD（Laser Metal Deposition）即雷射熔覆成型技術，該技術名稱繁多，不同的研究機構獨立研究並獨立命名，常用的名稱包括：LENS, DMD, DLF, LRF等，與SLM最大不同在於，其粉末通過噴嘴聚集到工作檯面，與雷射匯於一點，粉末熔化冷卻後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

EBM（Electron Beam Melting）即電子束熔化技術，其工藝過程與SLM非常相似，區別在於，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的雷射輸出功率大一個數量級，掃描速度也遠高於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餘應力。

以下是EBM工作過程：

整體預熱

成型過程

熔化過程中粉末的變化

來源：新材料在線

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