DMLS与SLM金属制造3D打印

3D打印正在彻底改变制造业的世界, 允许公司以相对较低的成本快速生产原型和专用组件. Most applications of 3D printing use molten plastic to produce objects in a wide variety of designs; 然而, 金属3D打印也正在成为金属锻造和制造im体育平台app下载的流行技术. 

用于进行金属增材制造的技术与用于打印塑料的技术略有不同. 两种主要的技术是直接金属激光烧结和选择性激光熔化. 

直接金属激光烧结 

最有效的方法之一 加法制造 金属的激光烧结技术是直接金属激光烧结，也称为DMLS. 这个过程可以用来制造几乎任何金属合金的物体, 不像其他3D打印技术, 哪些只适用于聚合物基材料或特定的金属合金. 

直接金属激光烧结包括在要打印的表面上扩散一层非常薄的金属粉末. 激光缓慢而稳定地穿过表面烧结这种粉末, 也就是说金属内部的粒子融合在一起了, 即使金属没有加热到完全熔化的程度. 然后应用并烧结额外的粉末层, 这样一次“打印”一个物体的横截面. 通过这种方式，DMLS通过一系列非常薄的层逐渐建立一个3D对象. 

一旦DMLS过程完成，打印的物体就会冷却. 多余的粉末可以从构建室中回收并循环使用. 

DMLS的主要优点是，它产生的对象没有残余应力和内部缺陷，可以困扰传统制造的金属部件. 这对于在高压力下工作的金属部件是极其重要的, 比如航空航天或汽车零部件. 传统制造的金属部件需要在制造后进行热处理，以消除可能导致部件失效的内应力. 

DMLS的主要缺点是到目前为止它非常昂贵, 这限制了它在高端应用中的使用, 例如在航空航天工业中制造金属原型零件. 然而, 密歇根理工大学的科学家们已经开发出一种只需1美元的3D金属打印机,建造500座. 相比之下，大多数商用金属3D打印机每台的成本超过50万美元. The printer is still very early in development; however, 这一突破可能会使DMLS技术在未来变得更便宜. 

选择性激光熔化

金属3D打印的另一种方法是选择性激光熔化(SLM)。, 高能激光将每一层金属粉末完全熔化，而不仅仅是烧结. 选择性激光熔化产生的打印对象非常致密和坚固. 

目前，选择性激光熔化只能用于某些金属. 该技术可用于不锈钢的增材制造, 工具钢, 钛, 钴铬合金, 铝制零件. 研究人员希望SLM有一天能被用来制造其他金属制成的零件, 但仍有一些困难需要解决. 许多其他金属不具有适合SLM所需的正确流动特性. 

选择性激光熔化是一个高能量的过程, 由于每一层金属粉末都必须加热到金属的熔点以上. 在SLM制造过程中发生的高温梯度也会导致最终产品内部的应力和位错, 这会损害它的物理性质吗. 

美国国家航空航天局正在研究使用选择性激光熔化技术为其航天器生产高度专业化的部件. 2013年8月, 美国宇航局发布了一份新闻稿，描述了它是如何使用SLM生产3D打印火箭发动机喷射器的. 3D打印部件在8月22日进行的发动机点火测试中成功运行, 2013. 

美国宇航局表示，SLM提供的一大优势是，它允许工人制造金属设备作为一个整体, 而不是生产单个部件并将它们组装起来以创造最终产品. 例如, 2013年8月测试的发动机喷油器仅由两部分组成, 与之前测试过的类似喷射器中的115个部件相比. 零件更少意味着复杂的设备更容易组装. 

SLM在金属制造中的应用也由德国公司SLM Solutions率先推出. 这家公司生产工厂用的SLM机器. 该公司的3D金属打印机被工业集团西门子(Siemens)用于生产燃气轮机的替代叶片. 使用SLM Solutions的3D金属打印机生产涡轮叶片所需的时间可以缩短到短短四周, 而使用现有技术只需44周. 

3D打印可以显著加快金属制造的速度, 当重要设备发生故障时，减少企业等待更换金属部件的停机时间. 这可能会产生多米诺骨牌效应，减少许多使用金属工具和机器制造产品的不同im体育平台app下载的延误. 

电子束熔化 

电子束熔化(EBM)是一种与选择性激光熔化非常相似的增材制造工艺. 和SLM一样，它产生的模型非常密集. 这两种技术的不同之处在于EBM使用电子束而不是激光来熔化金属粉末. 

目前，电子束熔化只能用于有限数量的金属. 钛合金是该工艺的主要原料, 虽然钴铬也可以使用. 该技术主要用于制造航空航天工业的零件. 

3D金属打印的未来 

激光技术的发展, 比如飞秒激光的引入, 是否可以扩大增材制造技术的使用范围，使其可以与更大范围的金属和金属合金一起使用. 飞秒激光器对于3D金属打印非常有用，因为它们可以提供非常短的高能激光脉冲, 使他们能够以前所未有的精度熔合金属粉末. 

随着金属3D打印技术的不断发展和技术成本的进一步下降, 3D打印可以在金属制造中发挥更大的作用. 3D打印技术避免了金属制造的许多典型缺陷, 如需要后期热处理和专用机器铣削和精加工金属物体. 金属3D打印还可以显著加快许多金属领域的生产速度 制造业.

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