三维打印

你能 3D 打印金属吗？

12 月 12, 2024

三维打印技术已从早期的立体光刻发展到选择性激光烧结和电子束熔融。该技术已从三维打印塑料发展到金属、陶瓷和生物兼容材料。传统技术无法提供像三维金属打印那样的多维几何形状和材料质量。直接金属激光烧结技术、粘结剂喷射技术和直接能量沉积技术都可以进行三维金属打印。每种技术对微观结构、孔隙率和后处理的控制都不尽相同。它拓展了航空、医疗和汽车领域的能力。

什么是 3D 打印金属？

选择性激光熔化或电子束熔化用于三维打印金属或增材制造。金属粉末通过高能激光或电子束逐层熔化。与基于聚合物的分时多工或服务级协议由于金属的高熔点和冷却速度，3D 打印金属需要控制热梯度，以防止翘曲和残余应力。

金属 AM 可生产出具有高机械强度、密度和几何形状的零件，而旧式的减材方法却难以满足这些要求。在航空航天领域，它可以制造出轻质、省油的涡轮叶片。在医疗保健领域，定制钛植入物利用了它的生物相容性和精确匹配性。在汽车领域，钛有助于发动机部件的快速原型设计和生产。

过程：从设计到金属

三维打印 STL 文件可将 CAD 设计转换为三角曲面，以便逐层制造。三维扫描和打印技术（包括激光或结构光扫描仪）可捕捉几何形状，用于逆向工程或定制三维打印金属，以便在打印前优化零件精度。对于金属打印，机器会用激光选择性地熔化金属粉末。它需要严格控制激光功率、扫描速度和舱口间距，以控制热应力和孔隙率。因此，选择 3D 打印机金属打印设备是关键。能量密度和构建气氛的变化会影响冶金质量的尺寸和机械稳定性。

3D 打印金属的应用

珠宝 3D 蜡型印刷机

3D 打印珠宝首先是用 "珠宝 3D 蜡型印刷机 "制作蜡型。他们采用增材制造技术制作微米级精度的蜡质原型。失蜡铸造将打印后的蜡模熔化到模具中。成品的模具接受熔化的金、银或铂金。它能创造出具有手工难度的复合定制设计。

3D 打印塑像和雕塑

艺术家们正在利用三维金属打印技术关于 3D 打印直接金属激光烧结或选择性激光熔化技术可将不锈钢、钛或青铜层层叠加在一起，制作小雕像和雕塑，同时还可利用其精确性和参与性。不锈钢、钛或青铜在直接金属激光烧结法或选择性激光熔融法中分层。艺术家们可以利用这些技术制作出迂回曲折、经久耐用的雕塑，捕捉精细的细节，而不受传统铸造工艺的限制。这种 3D 打印小雕像在流行文化中很受欢迎，它满足了人们对收藏品的高需求，并将数字艺术与小批量或限量版的实体工艺融为一体。

3D 打印枪与争议

在使用 3D 打印金属 SLM 时，3D 打印枪引发了相当大的争议。与塑料复制品不同，3D 打印金属枪坚固耐用，可抵御高弹压，使其看起来与传统枪支无异。3D 打印的 STL 文件，即数字蓝图，可以在网上自由共享，与无法追踪的私人制造武器相比，会产生法律和道德问题。许多国家的政府正在努力制定监管框架；生产功能性枪支可以绕过传统的枪支限制。

金属印刷中的新奇和疯狂设计

疯狂、有趣、酷炫的 3D 打印设计

三维打印金属可以让业余爱好者在外形和功能上发挥更大的创造力。例如，艺术家们利用直接金属激光烧结技术制作格子结构和超现实物品，包括无法制作的克莱因瓶。爱好者们还打印出了功能齐全的微型金属吉他和集实用与幽默于一体的荒诞雕塑，如动物或日常用品形状的金属开瓶器。他们利用多轴打印技术，创造出疯狂滑稽、酷炫的 3D 打印设计，几乎不需要后期处理，从而实现了艺术与机械新颖性的完美融合。

3D 打印齿轮球

爱好者们创造了金属机械组件，如三维打印齿轮球带有旋转联锁齿轮。它们采用 CAD 软件设计，旋转时每个齿轮都会啮合，以实现同步运动。通过 3D 打印金属，铬镍铁合金和钛提供了结构完整性，因此齿轮球可以承受高应力。由于逐层打印的精度高金属沉积齿轮球的公差足够小，无需进行装配后调整即可工作。由此可见，3D 金属打印技术在机械物体方面的可靠性有多高。

花纹和压花金属产品

金属打印机可以打印出从晶格结构到定制纹理的各种新颖图案表面。例如，在 DMLS 或 EBM 中控制激光参数时，可将浮雕设计应用于金属零件的细节。在时尚科技领域，3D 打印金属图案可以压印到织物上，或直接压印到定制金属部件上，如图案表带或 "3D 压印 T 恤 "设计，以改善可穿戴金属部件的外观和功能。精确度使其能够获得微观层面的细节，而这是传统加工无法实现的。

金属之外：其他 3D 打印技术

3D T恤印刷机

3D T 恤印花机采用喷墨和热转印技术，通过受控的多步骤工艺将颜料或纺织油墨层叠到织物上。机器沿着基材表面渗入纤维。它不同于 3D 打印金属的表面粘合。由于增强了油墨附着力，该工艺可实现精确的渐变、设计深度和更鲜艳的颜色混合。由于减少了用水量和废料，因此更具可持续性。

3D 指甲印花机

指甲印花机可持续 3D 打印在化妆品中使用微喷射技术在指甲表面涂上墨水。这种设备集成了实时成像系统，可以准确绘制出指甲的弧度，以便进行设计对齐。与使用熔化或烧结技术的 3D 打印金属不同，指甲打印使用紫外线固化技术来硬化每一层配制好的凝胶或漆墨。这里的挑战是在一个小而弯曲的表面上保持精细的细节。请记住，这需要自适应喷嘴定位和超快速紫外线固化技术。