3D打印材料難題待解

在材料方麵,3D打印最先采用的主要是塑料,多數應用在原型開發及產品設計領域。最早的3D設備所采用的材料多是熱塑性塑料,所采取的工藝為熔融沉積成形,打印出來的物品精度很低,難以作為部件使用。

  隨著技術的進步,現在3D打印的材料開始從塑料向砂、光敏樹脂、黏合金屬擴展,應用也隨之擴展到蠟模、砂型等領域,成形精度也進一步提高,可以達到0.2mm,SLM(選擇性激光熔凝)成形精度可達0.1mm,甚至更高。3D打印的應用也日趨廣泛,SLS(選擇性激光燒結)除了成形鑄造用蠟模和砂型外,還可直接成形多種類高性能塑料零件,SLM可直接成形性能與鍛件相當的金屬零件甚至是高性能的陶瓷零件。

  3D打印的革命性突破在於近年來鈦合金、不鏽鋼等金屬粉末的使用。最新的3D打印設備可以打印出金屬零部件,並做到精度高、尺寸大,無需大型鍛造工業裝備、大型鍛造模具製造及大規格鍛坯製備加工,而零件機械加工餘量小、數控加工時間短、材料利用率高、生產周期短、製造成本低,目前已經應用在飛機高強度結構件、無人機、航天器及高檔跑車等領域。

  盡管打印材料有了革命性突破,但當前3D打印的廣泛應用還有待於材料成本的降低。首先,可用的材料十分有限,如航空航天材料,需要進一步輕量化和高強度化,而目前的鈦合金、不鏽鋼等材料的成本還很高,所製造的部件表麵的光潔度還不夠。其次,材料的認證也是需要考慮的重要因素,因為材料屬性和結構設計尚未統一或標準化,限製了3D打印技術的進步。再次,還需要標準化的是材料屬性數據庫,該數據庫必須足夠健全,囊括大量的材料及其相應屬性。未來,3D打印的發展將取決於所用材料的擴展、材料數據庫的完善、材料自身成本的下降,如果這些方麵取得突破,應用領域將會進一步拓展。

相關文章

免費谘詢