自上世紀80年代3D打印技術，又稱增材制造，如圖1所示。開創以來，各界普遍預期該技術將革新復雜零件的制造，從醫療植入物到噴氣發動機部件。
選區激光燒結SLS技術催生了許多新興的三維打印技術，如近年來發展迅速的電子束熔化技術，在真空環境下，用30至60kV的電壓產生的電子束熔化金屬粉末。
圖1 金屬增材制造
此外，還有目前主流的金屬三維打印技術，激光選區熔融技術（Selective Laser Melting，SLM）是比SLS技術工藝流程更為簡單的金屬粉末急速成型技術（如圖2所示），是將低熔點廢金屬粉末在燒結后成為高熔點粉末，并最終融化成型的過程。
其加工的金屬材料選用一般為鎳基合金、貴金屬和不銹鋼等單一組分金屬粉末，通過利用110W/cm2以上能量密度的激光束快速完全融化金屬粉末，經預設可凝固出任意形狀零件，采用該項技術形成的零件幾乎完全致密能夠適用于航空航天、珠寶加工和微電子等各高精行業，因此被工業界認為具有長遠的發展前景。
圖2 選區激光熔融（SLM）示意圖
與此同時，金屬行業發展同時促進著三維打印產業技術的不斷深入拓展，激光選區熔化技術是增材制造體系中最前沿和最具發展應用潛力的技術之一。
目前，SLM技術行業在全球有六大巨頭，包括三維打印行業的創始者3D Systems，Stratasys，領先的工業級三維打印機生產商EOS，桌面級三維打印界的首家企業Makerbot，來自德國的另一家巨頭、金屬三維打印機廠商SLM Solutions，紐約三維打印耗材廠商Graphene 3D Lab。
該行業的主要研究的國家主要集中在德國、英國、日本和美國等，國外產品價格昂貴，且絕大部分技術壟斷，工藝參數固化。
近年來，美國通用電氣（GE）公司也成立了金屬材料激光熔融三維打印研發團隊，并且在2012年收購了Morris和RQM兩家專業從事SLM制造技術的公司。
圖3 GE公司3D打印發動機器件
GE公司更是希望將采用SLM技未生產制造的燃油噴嘴應用在LEAP噴氣發動機中，毎臺發動機預計使用19個該燃油噴嘴。
圖4 GE公司3D打印機
2012年NASA馬歇爾航天中成功采用SLM技術制造了復雜結構的金屬零部件樣件，希望應用于"太空發射系統"重型運載火箭。
2013年8月NASA對采用SLM技術制造的J-2X發動機噴注器樣件進行了熱試，證明了SLM技術制造的金屬零部件可以滿足發動機的使用要求。
還有歐洲AirBus公司已經在A300和A350XWB機型上使用了金屬三維打印技術制造的支架類零件。
縱觀工業下游的需求場景，醫療、航空航天、汽車將有望成為三維打印技術的主力爆發點，尤其是航空航天設備制造是SLM三維打印技術最具前景的應用領域之一。
這主要源于，第一，適應航空航天設備“多品種、小批量”的多種合金特點，第二，出于減重與強度要求，SLM成形零件精度高和良好力學性能，契合于航空航天設備中復雜結構件或大型異構件，第三，SLM三維打印的增量制造方式可將原材料利用率提高至90%以上。
正如最近，金屬粉末材料SLM技術制造商Arconic已與空客達成協定，為A320提供SLM 三維打印的高溫鎳超級合金的管道組件和鈦制管道機身組件。
這些SLM三維打印零部件的工業應用，無疑為金屬三維打印注入了信任力量，盡管在材料和工藝方面還存在一些工藝共性問題有待解決。
國內外已有很多學者對激光選區熔化技術的設備研發、軟件開發、材料工藝、成型工藝、應用探索等方面進行深入研究。
在成型工藝，缺陷控制、應力控制、成形微觀組織演變和提高成形件力學性能等方面開展了大量研究工作。
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
