【第三屆世界3D打印大會(huì)】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(huì)在成都隆重舉行。南極熊3D打印網(wǎng)作為3D打印專(zhuān)業(yè)的互動(dòng)媒體平臺(tái)，到現(xiàn)場(chǎng)為大家從南極熊的視覺(jué)來(lái)觀看了解這次3D打印領(lǐng)域的重大會(huì)展會(huì)議。下面請(qǐng)看南極熊·第三屆世界3D打印大會(huì)系列—— 世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會(huì)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�?yàn)，用316不銹鋼或TI6AI4v材料借助3D打印機(jī)打出來(lái)的零件抗拉強(qiáng)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�，F(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(gè)實(shí)驗(yàn)的性能，最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的距離有100um，它的尺度精度相對(duì)于傳統(tǒng)的基加工是比較差的，因?yàn)槭艹尚颓坏南拗�，不能做大的零件在目前也是�?wèn)題。這是一個(gè)快速凝固的過(guò)程，所以硬度很高，且沒(méi)有方向的局限性，SY和YZ是一樣的�，F(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(huì)有氮?dú)獗Ｗo(hù)�？偨Y(jié)一下SLM的制造商，一個(gè)是德國(guó)的公司，做的設(shè)備比較精細(xì)，下面一個(gè)法國(guó)的公司france，italy、UK、Japan等等。

另外我們對(duì)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(méi)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(jī)械性能、抗拉強(qiáng)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(gè)最好的性能就是有預(yù)熱，所以對(duì)鈦合金來(lái)講就不用再做后處理，因?yàn)榱慵�拿出�?lái)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(méi)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(gè)銅合金、鋁合金放在一起做對(duì)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(gè)多種材料打印的文件。另一種是用漏斗來(lái)掉粉，漏斗分了很多層，每層材料都不一樣。我們?cè)贜TO做的研究，因?yàn)榍惑w有限，就把腔體分成兩個(gè)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(gè)基板，再把另一個(gè)材料做在上面。這是加工出來(lái)的結(jié)果試樣，可以看到很粗糙，原棒明顯有偏心現(xiàn)象，因?yàn)椴皇且淮纬尚�，但它的組織結(jié)論研究得非常好。

對(duì)基礎(chǔ)3D打印機(jī)來(lái)講有一個(gè)很短的加工周期，并且有相對(duì)低的投入，當(dāng)然了，它取決于你做了什么應(yīng)用。經(jīng)過(guò)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(jī)械性能非常好，這一點(diǎn)是設(shè)計(jì)師根本不可能用傳統(tǒng)加工方法來(lái)做的；但他的問(wèn)題在于表面粗糙。（南極熊3D打印網(wǎng)發(fā)現(xiàn)，這對(duì)于應(yīng)用來(lái)說(shuō)，是一個(gè)非常重要的制約性因素）來(lái)看一個(gè)例子，比如這個(gè)零件用傳統(tǒng)方法根本做不出來(lái)，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(gè)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(gè)補(bǔ)充，就像當(dāng)時(shí)微波爐出現(xiàn)的時(shí)候，我就覺(jué)得這個(gè)廚子可能會(huì)失業(yè)，因?yàn)榇蠹叶挤盼⒉�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(bǔ)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?yàn)樾枰�加工很多模具，但�?D打印就非常簡(jiǎn)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(duì)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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