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,。