金属打印技术的应用与发展前景

金属3D打印技术的应用与发展前景答辩人：xxx指导老师：xxx-CONTENTS目录引言1金属3D打印技术的应用2金属3D打印技术的发展前景3结语4参考文献5引言PART.1引言随着社会的发展以及科学技术的不断进步，金属3D打印技术以其材料利用率高以及制造周期短，灵活性高等特点迅速在金属制造业中占据了重要的地位，金属3D打印技术可以打印一些体积小结构复杂且高精密的金属零件，所以该技术对提高整个工业生产的质量和效率起着关键的作用，改善了金属零件制造的现状，在制造金属零件的过程中提供了更多的可能性，促进了金属制造业的发展金属3D打印技术的应用PART.2金属3D打印技术的应用目前，市场上主流的直接用于制造金属零件金属3D打印技术有：选择性激光烧结(selectivelasersin-tering，SLS)技术、选择性激光熔化(selec-tivelasermelting，SLM)技术、直接金属激光烧结(directmetallasersintering，DMLS)技术、激光近净成形(laserengi-neerednetshaping，LENS)技术和电子束选区熔化(electronbeamselectivemelting，EBSM)技术等金属3D打印技术的应用1.1选择性激光烧结(SLS)技术选择性激光烧结(SLS)技术是出现最早的金属3D打印技术，所采用的冶金机制为液相烧结机制，所使用的材料为高熔点金属与低熔点金属或者高分子材料的混合粉末，在熔融的过程中低熔点的金属或者高分子材料粉末融化，而高熔点的金属粉末不会融化，并且作为结构金属保留其固相核心。工作原理如图1所示金属3D打印技术的应用1.2选择性激光熔化(SLM)技术选择性激光熔化(SLM)技术是在SLS的基础上发展起来的，其基本原理与SLS相似，首先由计算机三维建模软件建立模型，再由切片软件调整参数并得出每一层的数据，再由计算机控制激光束进行逐层扫描融化层层堆积成型，需要注意的是，SLM工艺过程中为了防止金属在高温下与其他气体反应，需要在惰性气体下进行，与SLS工艺不同的是，SLM工艺中必须要求金属粉末完全熔化再冷却成型，所以需要高功率密度的激光器对粉末进行扫描，工作原理如图2所示金属3D打印技术的应用1.3电子束选区熔化(EBSM)技术EBSM设备中两最个重要的部分包括电子枪、真空室。电子枪包括阳极、阴极、栅级，灯丝、偏转线圈以及聚焦线圈。真空室包括铺粉器、活塞以及储粉箱等组成。工作原理是电子枪最上面的灯丝(一般为钨丝)在高温条件下其表面产生大量的热电子，并通过阴极进行发射，栅级顶端开有小孔，通过与阴极的相对位置可以控制电子束的通过量，在阳极的加速作用下获得很高的动能，可加速到光速的一半至三分之一左右。工作原理如图3所示金属3D打印技术的应用1.4激光近净成形(LENS)技术该技术上世纪于美国Sandia国家实验室率先推出的工艺，该工艺结合了激光熔覆技术与选择性激光烧结(SLS)技术，采用同轴送粉方法，与激光形成熔池，熔池中粉末熔化再凝固来实现零件的制作金属3D打印技术的应用1.5直接金属激光烧结(DMLS)技术DMLS技术是SLS技术的一个分支，于20世纪90年代开始形成，DMLS技术直接采用金属粉末进行烧结，与SLM技术的区别是，SLM技术要求金属粉末完全熔化，而DMLS只需要达到烧结就可以金属3D打印技术的应用1.6新技术例如电弧增材制造(WAAM)，纳米颗粒喷射金属成型(NPJ)以及超声波固结(UAM)等等，这些技术在将来都有很大的发展空间金属3D打印技术的发展前景PART.3金属3D打印技术的发展前景2.1应用领域范围扩大如今金属3D打印不再局限于机械模具加工和制造领域，也可以应用与其他领域。可以应用于航空航天领域，利用金属3D打印技术可以替换掉一些已损坏的零件，从而避免大成本的整机替换，延长了其使用寿命金属3D打印技术的发展前景还可以打印飞机的关键构件，例如2018年11月，GE研发的金属3D打印发动机支架获批应用于飞机制造中金属3D打印技术的发展前景可以应用于教育教学领域，金属3D打印可以作为教学仪器来引导学生认识这项技术，还可以打印教学模型，引导学生更直观的了解模型，提高教学质量金属3D打印技术的发展前景可以应用于汽车领域，2017年大众汽车打印出的制动钳通过了专业测试，满足了重量最小和强度最高的目标；还可以用于汽车零部件修复等金属3D打印技术的发展前景2.2打印机设备以及材料专业化我国的金属3D打印技术处于刚开始的阶段，打印设备较少而且也不完善，发展处于瓶颈期如需改善这种情况就需要打造高性价比的设备，持续拓展打印机理，例如需要对并行打印、多材料打印、多喷头打印、大件打印、连续打印等金属3D打印机理进行深入研究，并以此为基础应用于产品制造打印材料的局限性也在一定程度上制约着金属3D打印的发展，在打印材料方面应实现对不同种材料进行打印，打印不同的材料以应用于不同的地方金属3D打印技术的发展前景2.3打印技术更加完善金属3D打印技术目前发展迅速，目前金属3D工业级主要是用于对产品质量要求高的生产领域金属3D打印技术的本质是金属焊接，在生产过程中避免不了产生裂纹、气孔等缺陷这些打印件在应用到实际生产中之前必须进行检测，所以对打印件的精度、强度等进行了一定的要求为保证产品的合格性，需制定金属3D打印技术的标准以及进行相关认证工作，对设备、材料、打印技术、质量、安全等多个方面进行规范，只有这样才能保证金属3D打印技术健康持续的发展结语PART.4结语1金属3D打印技术在我国取得了一些成就，但由我国对于金属3D打印技术的起步比较晚，发展的水平较国外相对落后。金属3D打印技术作为当前制造业领域的研究热点，具有广泛的应用前景和巨大的市场潜力。本文通过对金属3D打印技术的原理、优势、应用领域以及发展前景的综述和分析，得出以下结论2首先，金属3D打印技术具有快速、高效、灵活等优势，能够实现复杂结构、高性能、高精度零件的制造，为航空航天、医疗、汽车等领域提供了新的制造手段3其次，金属3D打印技术的应用领域不断扩大，涉及到零件直接制造、材料科学研究、生物医疗等领域。同时，随着技术的不断进步和应用经验的积累，金属3D打印技术的可靠性和可重复性得到了提高，打印的零件性能也得到了改善4最后，金属3D打印技术的发展前景广阔，未来将会有更多的新原理、新方法、新技术和新材料出现。同时，随着数字化、智能化、绿色化等趋势的发展，金属3D打印技术的应用领域也将进一步扩大，为制造业的发展带来更多的创新和变革结语综上所述，金属3D打印技术具有广泛的应用前景和市场潜力，未来的发展将受到更多关注和研究同时，随着技术的不断进步和应用经验的积累，相信金属3D打印技术将会在更多的领域得到应用和发展参考文献PART.5参考文献[1]王永超,张小辉,孙长青等.基于金属3D打印技术的迷宫式调节阀盘片优化设计与制造[J/OL].特种铸造及有色合金,1-10[2023-11-12]/kcms/detail/42.1148.TG.20230927.1049.002.html[2]玉河.金属3D打印技术工艺探索研究[J].现代制造技术与装备,2023,59(06):162-164.DOI:10.16107/ki.mmte.2023.0358[3]孙相龙,徐澳门.金属3D打印在试制车身上的应用分析[J].汽车实用技术,2023,48(10):168-171.DOI:10.16638/ki.1671-7988.2023.010.034[4]张仕颖,夏国峰,郝向阳等.FDM型金属3D打印研究现状与展望[J].特种铸造及有色合金,2023,43(02):163-168.DOI:10.15980/j.tzzz.2023.02.004参考文献[5]赵亮,刘鹏,郑敬超等.金属3D打印技术工艺探索及应用[J].汽车工艺与材料,2023,(02):1-8+15.DOI:10.19710/J.cnki.1003-8817.20220325[6]张赛博,赵俊淞,李小海等.金属3D打印技术的应用与发展前景[J].装备制造技术,2022,(11):207-210[7]修坤.金属3D打印技术在铸件锻件及模具上应用[C]//中国铸造协会,《铸造工程》杂志社.第十八届中国铸造协会年会论文集.一汽铸造有限