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金属增材制造技术解读

发布时间:2017-05-04 作者:e-works黄菊锋  来源:e-works
金属增材制造作为增材制造技术最重要的一个分支,近年来随着3D打印技术的迅速发展,也取得了极大的进展。本文将对金属增材制造技术进行全面的梳理。
    1、增材制造与金属增材制造
 
    增材制造(又称3D打印),诞生于20世纪80年代后期,早期被称作快速成型技术。是以计算机三维CAD数据模型为基础,运用离散-堆积的原理,通过软件与数控系统将材料逐层堆积,来制造三维物理实体的新型制造技术。与传统的制造方法相比,增材制造具有材料利用率高、全数字化一体化制造,理论上可加工出任意复杂形状的结构等优势。历经20多年的发展,增材制造已成为全球颠覆性制造技术的代表。 
 
    增材制造主要构成要素包括3D打印源文件、3D打印设备以及可用于打印的材料。其快速成型工艺方法有十多种,打印材料包括金属、塑料、光敏树脂、陶瓷、人造骨粉和细胞生物原料等。因此如果按照加工材料,可将增材制造分为金属增材制造、非金属增材制造、生物材料增材制造等。其中,金属增材制造是其最重要的分支之一。
 
    金属增材制造起源于20世纪90年代初期,即以金属粉末、金属丝材为原料,以高能束(激光/电子/电弧等离子束)作为刀具,在选择性激光烧结、熔融沉积造型、电子束焊接等技术工艺基础上发展而来的快速成型技术。金属增材制造成型过程与3D打印基本相同,即:
 
    1)将需要的目标零件在计算机上通过CAD技术设计出零件的三维实体模型;
 
    2)将三维零件模型转化为3D打印设备可识别的STL格式文件;
 
    3)利用3D打印专用软件对该三维模型进行切片分层,得到各截面的二维轮廓数据(包括激光器扫描路径、激光扫描速度、激光强度等),并将这些数据自动传输到3D打印设置,生成计算机控制程序;
 
    4)计算机按照设置的控制程序将金属粉末/丝材熔化,并形成一个切片厚度的截面(2D薄片层);
 
    5)逐层堆积直到形成3D CAD模型所设计的形状;
 
    6)经过一定的后处理加工出所需的金属零件。
金属增材制造成型过程
     金属增材制造成型过程

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