3D打印金屬材料之不銹鋼

鋼是以鐵為主要成分的合金,，在我們生活中有著比鋁還高的出現(xiàn)頻率,。不銹鋼（StainlessSteel）的不銹性和耐蝕性是由于其表面上富鉻氧化膜的形成,，材料比較堅硬，還有多種顏色可選,，如銀色,、古銅色以及白色，常被用于SLM（選擇性激光熔化）技術(shù)的3D打印工藝中,。

其實,，不銹鋼的不銹性和耐蝕性是相對的。試驗表明,，鋼在大氣,、水等弱介質(zhì)和硝酸等氧化性介質(zhì)中，其耐蝕性隨鋼中鉻含量的增加而提高,，當(dāng)鉻含量達到一定的百分比時,，鋼的耐蝕性發(fā)生突變，即從易生銹到不易生銹，從不耐蝕到耐腐蝕,。

不銹鋼的特性如下：

1.  耐腐蝕性能好,，比普通鋼長久耐用。

2.  強度高,。

3.  耐高溫氧化,，因此能夠抗火災(zāi)。

4.  容易塑性加工,，且焊接性能好,。

5.  光潔度高，維護簡單,。

傳統(tǒng)制造工藝（切削）加工不銹鋼材料主要有以下幾個難點,。

1.切削力大、溫度高導(dǎo)致刀具磨損,。

由于不銹鋼強度大,，切削時切向應(yīng)力大，因而切削力大,。加上材料導(dǎo)熱性差，造成切削溫度高,，因此刀具容易磨損,。

2.加工硬化嚴重。

部分高溫合金不銹鋼在加工切削時加工硬化傾向大,，通常是普通碳素鋼的數(shù)倍,，刀具在加工硬化區(qū)域內(nèi)切削，壽命會縮短,。

3.容易黏刀,。

不銹鋼均存在加工時切削強韌、切削溫度很高的特點,。當(dāng)強韌的切削流經(jīng)前刀面時,，將產(chǎn)生黏結(jié)、熔焊等黏刀現(xiàn)象,，影響加工零件表面的粗糙度,。

而SLM技術(shù)加工不銹鋼解決了傳統(tǒng)切削方式加工的弊端。3D打印不銹鋼材料使用SLM技術(shù)可制造不受幾何形狀限制的零部件,，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)制造周期,，可快速高效地進行小批量復(fù)雜零部件的制造。3D打印的不銹鋼常被用在首飾,、功能構(gòu)件和藝術(shù)品等領(lǐng)域,。下圖的3D打印餐具，就是利用不銹鋼材料，最后在外表鍍銀制成,。

3D打印鍍銀不銹鋼餐具

  

利用不銹鋼材料3D打印的藝術(shù)品（圖片來源：shapeways.com）

3D打印的不銹鋼復(fù)雜物件（圖片來源：azom.com）

利用不銹鋼材料打印的工業(yè)物件

直接打印不銹鋼飾品在國內(nèi)已經(jīng)有了較成熟的應(yīng)用,。以前我們提到過，珠寶首飾行業(yè)應(yīng)用3D打印技術(shù)是非常早的,，一般是用在蠟?zāi)５闹谱鳝h(huán)節(jié),，使用可鑄造的光敏樹脂或者蠟打印首飾蠟?zāi)＃�然后再進行失蠟鑄造做成金屬首飾,。利用3D打印不銹鋼首飾大大提高了生產(chǎn)效率,，時間縮短40%以上，生產(chǎn)成本降低了20%以上,，尤其對于復(fù)雜結(jié)構(gòu),、小批量個性化的定制加工更加容易。

3D打印首飾與傳統(tǒng)工藝對比

不銹鋼首飾（圖片來源：華曙高科）

不銹鋼也常被用于小型雕刻品的打印,。如圖所示的物件中,，不銹鋼成分里熔有30%的青銅。很顯然,，青銅的添加改變了產(chǎn)品的最終色澤,，呈現(xiàn)出青銅的深褐色外觀。

3D打印的不銹鋼飾物

Autodesk公司向來以強大的軟件著稱,，幾個月前Autodesk展示了能打印不銹鋼材料的機械臂,。這款3D打印機械臂是Autodesk下屬Pier 9工坊的研究項目。該工坊成立于2013年,，位于美國舊金山,。雖然目前，工坊并未透露有關(guān)這種機械臂的具體技術(shù)信息,。