3D打印材料難題待解
在材料方面,3D打印最先采用的主要是塑料,多數(shù)應(yīng)用在原型開發(fā)及產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域。最早的3D設(shè)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(shù)的進(jìn)步,現(xiàn)在3D打印的材料開始從塑料向砂、光敏樹脂、黏合金屬擴(kuò)展,應(yīng)用也隨之?dāng)U展到蠟?zāi)?、砂型等領(lǐng)域,成形精度也進(jìn)一步提高,可以達(dá)到0.2mm,SLM(選擇性激光熔凝)成形精度可達(dá)0.1mm,甚至更高。3D打印的應(yīng)用也日趨廣泛,SLS(選擇性激光燒結(jié))除了成形鑄造用蠟?zāi):蜕靶屯?,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(dāng)?shù)慕饘倭慵踔潦歉咝阅艿奶沾闪慵?/p>
3D打印的革命性突破在于近年來鈦合金、不銹鋼等金屬粉末的使用。最新的3D打印設(shè)備可以打印出金屬零部件,并做到精度高、尺寸大,無需大型鍛造工業(yè)裝備、大型鍛造模具制造及大規(guī)格鍛坯制備加工,而零件機(jī)械加工余量小、數(shù)控加工時間短、材料利用率高、生產(chǎn)周期短、制造成本低,目前已經(jīng)應(yīng)用在飛機(jī)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件、無人機(jī)、航天器及高檔跑車等領(lǐng)域。
盡管打印材料有了革命性突破,但當(dāng)前3D打印的廣泛應(yīng)用還有待于材料成本的降低。首先,可用的材料十分有限,如航空航天材料,需要進(jìn)一步輕量化和高強(qiáng)度化,而目前的鈦合金、不銹鋼等材料的成本還很高,所制造的部件表面的光潔度還不夠。其次,材料的認(rèn)證也是需要考慮的重要因素,因為材料屬性和結(jié)構(gòu)設(shè)計尚未統(tǒng)一或標(biāo)準(zhǔn)化,限制了3D打印技術(shù)的進(jìn)步。再次,還需要標(biāo)準(zhǔn)化的是材料屬性數(shù)據(jù)庫,該數(shù)據(jù)庫必須足夠健全,囊括大量的材料及其相應(yīng)屬性。未來,3D打印的發(fā)展將取決于所用材料的擴(kuò)展、材料數(shù)據(jù)庫的完善、材料自身成本的下降,如果這些方面取得突破,應(yīng)用領(lǐng)域?qū)M(jìn)一步拓展。
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