【第三屆世界3D打印大會】張丹清：金屬3D打印材料應(yīng)用性能及缺陷概述

2015年6月3日至6月6日，第三屆世界3D打印大會在成都隆重舉行。南極熊3D打印網(wǎng)作為3D打印專業(yè)的互動媒體平臺，到現(xiàn)場為大家從南極熊的視覺來觀看了解這次3D打印領(lǐng)域的重大會展會議。下面請看南極熊·第三屆世界3D打印大會系列—— 世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會的那人那事，張丹清：金屬3D打印材料應(yīng)用性能及缺陷概述。


張丹清：我的主題主要是關(guān)于材料應(yīng)用和性能以及在應(yīng)用中的缺陷。

談?wù)勎覀冎�前做的試驗，�?16不銹鋼或TI6AI4v材料借助3D打印機打出來的零件抗拉強度非常高。這里講一些材料：316不銹鋼、熱工作鋼、馬氏體鋼、鋁合金材料、鈦合金材料，這些材料都是已經(jīng)商業(yè)化的。現(xiàn)在正在做科研的有以下材料：鋼材、還有鋁合金6061、難融合金、銅合金等。這個實驗的性能，最高點和最低點的距離有100um，它的尺度精度相對于傳統(tǒng)的基加工是比較差的，因為受成型腔的限制，不能做大的零件在目前也是問題。這是一個快速凝固的過程，所以硬度很高，且沒有方向的局限性，SY和YZ是一樣的。現(xiàn)在的設(shè)備已經(jīng)有400瓦和1000瓦的光纖激光設(shè)備，里面通常會有氮氣保護(hù)。總結(jié)一下SLM的制造商，一個是德國的公司，做的設(shè)備比較精細(xì)，下面一個法國的公司france，italy、UK、Japan等等。

另外我們對EBM做了一些背景研究。已經(jīng)商業(yè)化的材料有鈦合金和鋁，目前在研究的材料有鎳基高溫合金、工具鋼、600661及其他的材料等。可以看到EBM的成型性能相比SLM更高，它的Rz是150um，但SLM的加工沒有那樣精細(xì)；它的大概分辨率也是150um，以及尺寸精度為150um。它的機械性能、抗拉強度也是很高的。我們現(xiàn)在的設(shè)備大概功率是300瓦，但它有一個最好的性能就是有預(yù)熱，所以對鈦合金來講就不用再做后處理，因為零件拿出來以后就相當(dāng)于已經(jīng)做了熱處理。另一方面它處于真空腔體環(huán)境，所以加工非常純凈，沒有引入其他的氣體雜質(zhì)。

我們發(fā)現(xiàn)金屬打印，很多客戶的要求是想做多種材料，所以我們想打一個銅合金、鋁合金放在一起做對比；我們發(fā)現(xiàn)主要有兩種系統(tǒng)：一種是根據(jù)我的需要出相應(yīng)的粉末，形成一個多種材料打印的文件。另一種是用漏斗來掉粉，漏斗分了很多層，每層材料都不一樣。我們在NTO做的研究，因為腔體有限，就把腔體分成兩個部分，一部分掉銅合金，另一部分掉316L合金，這是打印出的拉伸試樣。EBM不是做兩種材料的加工，而是先做一個基板，再把另一個材料做在上面。這是加工出來的結(jié)果試樣，可以看到很粗糙，原棒明顯有偏心現(xiàn)象，因為不是一次成型，但它的組織結(jié)論研究得非常好。

對基礎(chǔ)3D打印機來講有一個很短的加工周期，并且有相對低的投入，當(dāng)然了，它取決于你做了什么應(yīng)用。經(jīng)過我們的研究發(fā)現(xiàn)，所有商業(yè)化的材料，致密度都是非常高的，并且機械性能非常好，這一點是設(shè)計師根本不可能用傳統(tǒng)加工方法來做的；但他的問題在于表面粗糙。（南極熊3D打印網(wǎng)發(fā)現(xiàn)，這對于應(yīng)用來說，是一個非常重要的制約性因素）來看一個例子，比如這個零件用傳統(tǒng)方法根本做不出來，但用3D打印就很輕松，但需要在支撐上下功夫。3D打印首先需要有一個正確的加工方向才能做出很好的支撐，因此文件的處理很重要。

3D打印并不是代替?zhèn)鹘y(tǒng)，只是一個補充，就像當(dāng)時微波爐出現(xiàn)的時候，我就覺得這個廚子可能會失業(yè)，因為大家都放微波爐了，但現(xiàn)在還是有廚師，所以3D打印也是一樣的，3D打印可以彌補傳統(tǒng)加工方式的不足。

用傳統(tǒng)方式加工多種多樣的產(chǎn)品是非常麻煩的，因為需要加工很多模具，但用3D打印就非常簡單，比如用EBM打印的鏤空文件，并且可以看到打印的曲面。另外我們可為不同領(lǐng)域的人們提供不同的、針對性的3D打印服務(wù)，以及3D掃描及3D打印設(shè)備。（3D打印在線）

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